INFRAČERVENÁ A RAMANOVA SPEKTROSKOPIE aneb CO NÁM MOHOU VIBRACE ŘÍCI O (BIO)MOLEKULÁCH. Vladimír Baumruk



Podobné dokumenty
IDENTIFIKACE LÉČIVA V TABLETÁCH POMOCÍ RAMANOVY SPEKTROMETRIE

JADERNÁ MAGNETICKÁ REZONANCE

Diskutujte, jak široký bude pás spojený s fosforescencí versus fluorescencí. Udělejte odhad v cm -1.

Infračervená spektroskopie

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval:.Jakub Višňák... stud.sk.:... dne:


11.Metody molekulové spektrometrie pro kvantitativní analýzu léčiv

SPEKTRÁLNÍ METODY. Ing. David MILDE, Ph.D. Katedra analytické chemie Tel.: ; (c) David MILDE,

Spektrometr pro měření Ramanovy optické aktivity: proč a jak. Optická sestava a využití motorizovaných jednotek.

Identifikace barviv pomocí Ramanovy spektrometrie

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. VII. Spektroskopie a fotochemie

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

STUDIUM POVRCHOVÉ MODIFIKACE STŘÍBRNÝCH NANOČÁSTIC A JEJICH MOŽNÉ VYUŽITÍ V ANALYTICKÉ CHEMII


FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 4: Balmerova série vodíku. Abstrakt

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd

Úvod do IR spektroskopie. Dominik Talla

- Rayleighův rozptyl turbidimetrie, nefelometrie - Ramanův rozptyl. - fluorescence - fosforescence

13. Spektroskopie základní pojmy

Dekapling, koherentní transfer polarizace, nukleární Overhauserův jev

INFRAČERVENÁ A RAMANOVA SPEKTROSKOPIE aneb CO NÁM MOHOU VIBRACE ŘÍCI O (BIO)MOLEKULÁCH

Barva produkovaná vibracemi a rotacemi


VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE


ZÁKLADNÍ EXPERIMENTÁLNÍ

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie


Využití magneticko-rezonanční tomografie v měřicí technice. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. Ing. Petr Marcoň

9. Umělé osvětlení. 9.1 Základní veličiny. e. (9.1) I =. (9.6)



SPEKTROMETRIE. aneb co jsem se dozvěděla. autor: Zdeňka Baxová

Pokročilé cvičení z fyzikální chemie KFC/POK2 Vibrační spektroskopie

Daniel Tokar

Vybrané metody spektráln. lní analýzy. Metody charakterizace nanomaterálů I

Základy NIR spektrometrie a její praktické využití

Základní experimenty akustiky

Odolnost teplotním šokům při vysokých teplotách

Základy fyzikálněchemických

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

Nukleární magnetická rezonance (NMR)

Metody charakterizace nanomaterálů I

ALKENY C n H 2n


Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

MAGNETICKÉ POLE CÍVEK V HELMHOLTZOVĚ USPOŘÁDÁNÍ

Vybrané spektroskopické metody

10A1_IR spektroskopie

PRM4-06. Popis konstrukce a funkce HC /2000 SE SNÍMAČEM POLOHY. D n 06 p max 32 MPa Q max 40 dm 3 min -1. Kompaktní konstrukce

Z PRÁŠ. lení. s použit. itím m tlaku bez použit. ití tlaku. ení tvaru výrobku. pevnosti

Spektroskopické é techniky a mikroskopie. Spektroskopie. Typy spektroskopických metod. Cirkulární dichroismus. Fluorescence UV-VIS



REGULOVANÉ PŘEPLŇOVÁNÍ VOZIDLOVÝCH MOTORŮ

Dvourozměrná NMR spektroskopie metody

Katedra materiálového inženýrství a chemie ZÁKLADNÍ FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ VE VAZBĚ NA IZOLAČNÍ VLASTNOSTI

OPTICKÉ METODY. NESPEKTRÁLNÍ při interakci nedochází k výměně energie




Atomová absorpční spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) spektroskopie (AAS) r Wolaston pozoroval absorpční čáry ve slunečním spektru

Oddělení fyziky vrstev a povrchů makromolekulárních struktur

Optická mikroskopie a spektroskopie nanoobjektů. Nanoindentace. Pavel Matějka

L A S E R. Krize klasické fyziky na přelomu 19. a 20. století, vznik kvantových představ o interakci optického záření s látkami.

Diagnostické ultrazvukové přístroje. Lékařské přístroje a zařízení, UZS TUL Jakub David kubadavid@gmail.com

Kopie z

METODY CHARAKTERIZACE POLOVODIVÝCH TERMOELEKTRICKÝCH MATERIÁLŮ

INFRAČERVENÁ SPEKTROMETRIE A BIOSLOŽKY PALIV

Historie detekčních technik

Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

AERACE A MÍCHÁNÍ AKTIVAČNÍCH NÁDRŽÍ

Interakce fluoroforu se solventem

1. STANOVENÍ RADIONUKLIDŮ - ZÁŘIČŮ GAMA - VE VZORCÍCH ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENI. (Bl) (") ČESKOSLOVENSKA SOCIALISTICKÁ ( 19 ) (13) (SI) Int. Cl. 4. (22) Přihlášeno (21) PV

Lopaty. Na přání: - změna rozměrů a objemu - změna připojovacích rozměrů na desku vozíku - vyšší nosnost - boční posuv - jiné požadavky

ČKAIT AGEL

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

Vulmsidozol CO2. Vulmsidzol CO2 je dvousložková vodou ředitelná kompozice určená na tvorbu vodou nepropustného

Měřicí a řídicí technika Bakalářské studium 2007/2008. odezva. odhad chování procesu. formální matematický vztah s neznámými parametry

Referát z Fyziky. Detektory ionizujícího záření. Vypracoval: Valenčík Dušan. MVT-bak.

Část 3. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič, MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Specifikace předmětu

Repetitorium chemie VIII. (2014)

2.8 Zobecnění vztahů mezi zatížením a vnitřními silami prutu (rovinný prut zatížený v rovině) df x =f x.ds df z =f z.ds. M+dM x. ds=r.dϕ.

Fluorescenční spektroskopie v neurovědách

KATALOG NÁSTROJŮ PRO OBRÁBĚNÍ


Optická spektroskopie

R10 F Y Z I K A M I K R O S V Ě T A. R10.1 Fotovoltaika

NEW LABORATORY TASK MEMS ACCELEROMETER SENSOR. František HRUŠKA

Sekvenční injekční analýza laboratoř na ventilu (SIA-LOV) (Stanovení obsahu heparinu v injekčním roztoku)

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

13. Patentování. Příprava předmětu byla podpořena projektem OPPA č. CZ.2.17/3.1.00/33253


Základní pojmy. T = ϑ + 273,15 [K], [ C] Definice teploty:

Luminiscence. Luminiscence = studené světlo Inkandescence = teplé světlo

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Transkript:

INFRAČERVENÁ A RAMANOVA SPEKTROSKOPIE aneb CO NÁM MOHOU VIBRACE ŘÍCI O (BIO)MOLEKULÁCH Vladimír Baumruk Univerita Karlova v Prae Matematicko-fikální fakulta Fikální ústav UK

Metod vibrační spektroskopie infračervená spektroskopie (IČ) Ramanova spektroskopie (RS) 2

Vibrační spektroskopie princip CO 2 - lineární molekula (O=C=O) se středem smetrie n = 3 3n 5 = 4 2 valenční vibrace nesmetrická aktivní v IČ smetrická aktivní v RS 2 deformační vibrace (degenerované) aktivní v IČ střed smetrie alternativní áka vibrace aktivní v IČ spektru nejsou aktivní v Ramanově spektru a vice versa (ted komplementarita IČ a Ramana) frekvence vibrace f silová konstanta (síla vab) μ redukovaná hmotnost 3

Vibrační spektroskopie princip CO 2 - lineární molekula (O=C=O) se středem smetrie n = 3 3n 5 = 4 2 valenční vibrace nesmetrická aktivní v IČ smetrická aktivní v RS 2 deformační vibrace (degenerované) aktivní v IČ střed smetrie alternativní áka vibrace aktivní v IČ spektru nejsou aktivní v Ramanově spektru a vice versa (ted komplementarita IČ a Ramana) frekvence vibrace f silová konstanta (síla vab) μ redukovaná hmotnost 4

Vibrační spektroskopie princip hν = hν ± ( E E ) R 0 2 1 Ramanův posuv ν vib = ν 0 -ν R vibrace aktivní v IČ spektru (měna dipólového momentu) vibrace aktivní v Ramanově spektru (měna polariovatelnosti) 5

Vibrační spektroskopie spektra intenita roptlu propustnost (%) IČ Raman daleká IČ (FIR) vlnočet (cm -1 ) Infračervené absorpční a Ramanovo spektrum kselin benoové 6

Jednoduché molekul smetrie a vibrace (příklad CCl 4 ) ν 2 214 cm -1 2 degenerovaná ν 4 313 cm -1 3 degenerovaná ν 1 460 cm -1 plně smetrická ν 3 780 cm -1 3 degenerovaná polariované spektrum infračervená absorpce depolariované spektrum -1 vlnočet (cm ) 7

Detailní pohled na ν 1 pás v Ramanově spektru CCl 4 C 35 Cl 2 37 Cl 2 C 35 Cl 3 37 Cl C 35 Cl 4 ν 1 - smetrická valenční vibrace C 35 Cl 37 Cl 3 vlnočet (cm -1 ) Iotopické štěpení dík eistenci dvou stabilních iotopů 35 Cl a 37 Cl (jednotlivé komponent odpovídají růnému astoupení těchto dvou iotopů v molekule CCl 4 ) 8

Vařování oscilujícího dipólu směr šíření Oscilující elektrický dipól Úhlové rodělení amplitud E (---) a ářivosti I ( ) oscilujícího elektrického dipólu. 9

Roptl (a) (b) Roptl lineárně polariovaného světla molekulou 10

Roptl Roptl nepolariovaného světla molekulou 11

Polariovaný Ramanův roptl Depolariační poměr I ρ = = I α 3β α + 2 45 4 2 ( ) β( α) 2 tenor polariovatelnosti μ = αe iotropní invariant 1 α = ααα 3 1 β α 3 α α α α 2 2 ( ) = ( αβ αβ αα ββ) aniotropní invariant Totální spektrum ( ) 2 2 Itot = I + I = 45α + 7β α Měření polariovaných Ramanových spekter v pravoúhlé geometrii eperimentu 12

() monokrstal síranu adeninu roptl Polariovaná Ramanova spektra orthorombického monokrstalu () ecitace roptl () () roptl ecitace ecitace roptl Portova notace () () roptl ecitace () ecitace roptl ecitace T=300K oblast vnitromolekulárních vibrací 13

() monokrstal síranu adeninu roptl Polariovaná Ramanova spektra orthorombického monokrstalu ecitace roptl be analátoru (+) ecitace () roptl ecitace (+) roptl be analátoru () roptl ecitace ecitace T=10K níkofrekvenční oblast (meimolekulární vibrace) 14

15

16

( ) ρ = I I + I p p a ( 1 ) ρ = ρ ρ + ρ = 0.88 pás polkrstalické komponent pás amorfní komponent Dvoufáový sstém - mikrokrstalický křemík v amorfní matrici Tsu et al. Appl. Phs. Lett. 40, 534 (1982) 17

Proč vibrační spektroskopie? strukturní informaci le ískat v relativně krátkém čase (proto nacháí vužití například v proteomice) neomeuje se poue na statický obráek (citlivost ke měnám, možnost dnamických studií) velikost studovaných molekul a povaha okolního prostředí nepředstavují žádné omeení (a nebo jen výjimečně) je to mimořádně vhodná metoda pro koumání vtahu mei strukturou a funkcí biomolekul 18

Výhod vibrační spektroskopie RS a IČ jsou nedestruktivní metod (možnost testování biologické aktivit po skončení měření). Aplikovatelné na vork libovolné morfologie (rotok vodné i nevodné, suspene, precipitát, gel, vrstv, vlákna, prášk, monokrstal, ). Pro biomolekul le tak ověřit nakolik se shoduje či naopak odlišuje jejich struktura v krstalu a v rotoku. Nenáročné na objem vorku (cca 10 ml pro konvenční RS, 20 ml proič). Rchlá časová škála absorpce i roptlu ( 10-15 s) - vužití vibrační spektroskopie pro časově rolišené studie procesů, které nejsou přístupné pomocí fluorescence či NMR. Eistence rosáhlé databáe IČ a Ramanových spekter (včetně přiřaení pásů jednotlivým vibracím a námých strukturně-spektrálních korelací). 19

Specifické výhod Ramanov spektroskopie Voda představuje ideální ropouštědlo pro Ramanovu spektroskopii (na rodíl od IČ). Intenívní pás v Ramanových spektrech pocháejí od vibrací, při kterých docháí k velké měně polariovatelnosti (např. aromatické molekul). Relativně snadné měření i v oblasti níkých vlnočtů (pod 400 cm -1, daleká IČ oblast) v jediném eperimentu se ákladní oblastí Selektivní reonanční esílení (tv. reonanční Ramanův jev). Povrchem esílený Ramanův roptl (SERS) (design SERS aktivního povrchu spadá do oblasti nanotechnologií) 20

Nevýhod vibrační spektroskopie Spektrální rolišení je sice všší než v elektronových spektrech, ale nižší ve srovnání s NMR. Nedostatečné rolišení může být částečně kompenováno chemickou (iotopická áměna) nebo biologickou (bodová mutace) modifikací. Jsou potřeba relativně vsoké koncentrace vorku ( 10-100 μg/μl) bť v malých objemech. Jak H 2 OtakiD 2 O nejsou ideálním ropouštědlem pro IČ spektroskopii (na rodíl od Ramanova roptlu). Ramanův jev (nepružný roptl světla) je e své podstat slabý jev (ve srovnání s absorpcí nebo emisí světla). Je ted nutná načná čistota vorků apéče při manipulaci s nimi (velmi vadí fluorescence příměsí). 21