Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II.

Podobné dokumenty
Elektromagnetické záření. lineárně polarizované záření. Cirkulárně polarizované záření

Emise vyvolaná působením fotonů nebo částic

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

4 Přenos energie ve FS

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

Techniky prvkové povrchové analýzy elemental analysis

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Luminiscence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) fluorescence, fosforescence. chemicky (chemiluminiscence)

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

Vybrané spektroskopické metody

Luminiscence. Luminiscence. Fluorescence. emise světla látkou, která je způsobená: světlem (fotoluminiscence) chemicky (chemiluminiscence)

Fluorescenční rezonanční přenos energie

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Laserová technika prosince Katedra fyzikální elektroniky.

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

13. Spektroskopie základní pojmy

Fotoelektronová spektroskopie Instrumentace. Katedra materiálů TU Liberec

10A1_IR spektroskopie

jádro a elektronový obal jádro nukleony obal elektrony, pro chemii významné valenční elektrony

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Interakce fluoroforu se solventem

Úvod do fyziky tenkých vrstev a povrchů. Spektroskopie Augerových elektron (AES), elektronová mikrosonda, spektroskopie prahových potenciál

ABSORPČNÍ A EMISNÍ SPEKTRÁLNÍ METODY

Metody spektrální. Metody molekulové spektroskopie. UV-vis oblast. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Fotoelektronová spektroskopie ESCA, UPS spektroskopie Augerových elektronů. Pavel Matějka

INSTRUMENTÁLNÍ METODY

METODY ANALÝZY POVRCHŮ

Lambertův-Beerův zákon

Molekulová spektroskopie 1. Chemická vazba, UV/VIS

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

Od kvantové mechaniky k chemii

Absorpční fotometrie

Barevné principy absorpce a fluorescence

Fluorescence (luminiscence)

Fyzika IV Dynamika jader v molekulách

Spektrometrické metody. Luminiscenční spektroskopie

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Anizotropie fluorescence

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

Mezimolekulové interakce

Metody analýzy povrchu

Překryv orbitalů. Vznik vazby překryvem orbitalů na dvou různých atomech A, B Obsazeno dvojicí elektronů Ψ = Ψ A Ψ Β

Spektroskopické metody. převážně ve viditelné, ultrafialové a blízké infračervené oblasti

Molekuly 1 12/4/2011. Molekula definice IUPAC. Molekuly. Proč existují molekuly? Kosselův model. Představy o molekulách

Teorie Molekulových Orbitalů (MO)

VIBRAČNÍ SPEKTROMETRIE

Metody analýzy povrchu

10/21/2013. K. Záruba. Chování a vlastnosti nanočástic ovlivňuje. velikost a tvar (distribuce) povrchové atomy, funkční skupiny porozita stabilita

LEPTONY. Elektrony a pozitrony a elektronová neutrina. Miony a mionová neutrina. Lepton τ a neutrino τ

Úvod do laserové techniky KFE FJFI ČVUT Praha Michal Němec, Plynové lasery. Plynové lasery většinou pracují v kontinuálním režimu.

Víceatomové molekuly s jedním centrálním atomem

Barevné principy absorpce a fluorescence

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

SPEKTROSKOPICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK

spinový rotační moment (moment hybnosti) kvantové číslo jaderného spinu I pro NMR - jádra s I 0

Atom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =

Chemie a fyzika pevných látek p2

Rozměr a složení atomových jader

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

6. Metody molekulové spektroskopie spektrofotometrie, luminiscenční metody

Moderní nástroje pro zobrazování biologicky významných molekul pro zajištění zdraví. René Kizek

Fyzika IV. -ezv -e(z-zv) kov: valenční elektrony vodivostní elektrony. Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů

CHARAKTERIZACE MATERIÁLU II

Orbitaly ve víceelektronových atomech

Molekuly 2. Víceatomové molekuly s jedním centrálním atomem. Hybridizace. Hybridizace sp 3. Hybridizace

ATOM VODÍKU MODEL : STOJÍCÍ BODOVÉ JÁDRO A ELEKTRON VZÁJEMNĚ ELEKTROSTATICKY INTERAGUJÍCÍ SCHRÖDINGEROVA ROVNICE PRO PŘÍPAD POTENCIÁLNÍ ENERGIE.

ZÁKLADY SPEKTROMETRIE NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÉ REZONANCE

Příklady Kosmické záření

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Born-Oppenheimerova aproximace

Krystalografie a strukturní analýza

Detekce nabitých částic Jak se ztrácí energie průchodem částice hmotou?

Ionizační manometry. Při ionizaci plynu o koncentraci n nejsou ionizovány všechny molekuly, ale jenom část z nich n i = γn ; γ < 1.

7. Měření fluorescence při excitaci kontinuálním světlem ( steady-state )

Elektronový obal atomu

Chemie a fyzika pevných látek l

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

8.STAVBA ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL

Jiří Oswald. Fyzikální ústav AV ČR v.v.i.

Stavba atomů a molekul

Úvod do spektroskopických metod. Ondřej Votava

Analýza vrstev pomocí elektronové spektroskopie a podobných metod

Zdroje optického záření

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

Opakování

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

17 Vlastnosti molekul

nano.tul.cz Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL

Úvod do fyziky plazmatu

Struktura elektronového obalu

Polovodičové senzory. Polovodičové materiály Teplotní závislost polovodiče Piezoodporový jev Fotonové jevy Radiační jevy Magnetoelektrické jevy

Kmity a rotace molekul

Barevné hry se světlem - co nám mohou říci o biomolekulách?

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Transkript:

Přednáška IX: Elektronová spektroskopie II. 1

Försterův resonanční přenos energie Pravděpodobnost (rychlost) přenosu je určená jako: k ret 1 = τ 0 D R r 0 6 0 τ D R 0 r Doba života donoru v excitovaném stavu vzdálenost při které rychlost resonančního přenosu energie a rychlost spontánního zániku excitovaného stavu donoru jsou stejné. aktuální vzdálenost Resonanční přenos energie mezi donorem a akceptorem pouze, když absorpční pás akceptoru má překryv s fluorescenčním pásem donoru (rezonanční podmínka = viz světle modré šipky).

Försterův resonanční přenos energie Dodatek a příklad Rychlost přenosu energie závisí na interakci transitních dipólových momentů donoru a akceptoru µ A a µ D. To je reflektováno v rovnici na předešlé straně jako závislost na (1/r) 6 -- platí pro dipól-dipól interakci (vzájemná orientace dipólů též důležitá - shodně orientované znamená vysokou pravděpodobnost přenosu) Příklad: Pokles fluorescence donoru CFP a nárůst fluorescence akceptoru YFP v důsledku jejich přibližování 3

Cirkulární dichroismus I 0,R I R Pravotočivě polarizované záření I 0,L vzorek detektor I L Levotočivě polarizované záření A A R L = ε = ε R L c l c l = log = log I I I I R 0, R L 0, L ε = ε L ε R CD spektrum ν ~

Cirkulární dichroismus Chirální záření studium elektronové struktury chirálních molekul hcν ~ Levotoč f Pravděpodnost přechodu: vs. hcν ~ pravotoč P Im { f ˆ µ i i ˆ f } elec µ mag Ψ i i Transitní elektrický dipólový moment Transitní magnetický dipólový moment ε PL P R Transitní elektrický dipólový moment : míra lineárního přesunu náboje (elektronové hustoty) při přechodu Transitní magnetický dipólový moment : míra cirkulace elektronové hustoty při přechodu => P 0, když helikální přesun elektronové hustoty při elektronovém přechodu 5

Cirkulární dichroismus - Příklad I. Dva různé typy přesunů elektronové hustoty při přechodu Lineární přesun elektronové hustoty Cirkulární přesun elektronové hustoty P Im { f ˆ µ i f ˆ i } elec µ mag CD ne CD ano 6

Cirkulární dichroismus - Příklad II. α šroubovice Polyprolin (kolagen) β skládaný list 7

Lineární dichroismus (LD) Obecně pravděpodobnost přechodu: kde ˆ µ = ˆ µ ˆ µ = e P ( x + y z) x + ˆ µ y + z + Ψ µ Ψ f i 2 LD intenzita = ε // ε P z P y { 2 2 } e f z i e f y i Nutné orientování molekul do kýžených směrů (orientování vzorku)

Lineární dichroismus (LD) Příklad 9

10

Röntgenová emisní spektroskopie (X-ray emission spectroscopy, XES) Röntgenová spektroskopie Rozliší jednotlivé prvky Lokální vlastnosti elektronové struktury Přechody v zamrzlé geometrii (rychlost přechodu ~10-18 s) Citlivost k: chemickému okolí oxidačnímu stavu/valenci symetrii spinu Röntgenová emisní spektroskopie (X-ray absorption spectroscopy, XAS) 2p / 3p 1s (orbitalově dovolené) 1s 4p 1s 3d (p/d míchání umožnuje také přechod z s do d orbitalu)

Röntgenová absorpční spektroskopie (XAS) - Příklad K,L,M slupky vnitřních elektronů K slupka: orbitaly s kvantovým číslem n = 1 L slupka: orbitaly s kvantovým číslem n = 2 Metal K-edge absorpce: elektron je excitován z 1s orbitalu kovu Binding energy / ev Metal L-edge absorpce: elektron je excitován z 2p orbitalu kovu

Röntgenová absorpční spektroskopie (XAS) - Příklad XANES (X-ray absorption near-edge structure) EXAFS (extended X-ray absorption fine structure structure) není v kurzu rozebíráno

Příklad elektronové spektroskopie I: Röntgenová absorpční spektroskopie (XAS) Příklad II. Deoxyhemocyanin Hemocyanin 1s 4p přechod v Cu(I) (Deoxy) (při 8984 ev typicky pro Cu(I)) 14

Röntgenová emisní spektroskopie (XES) Příklad Určení lehkého iontu uvnitř kofaktoru FeMoco v nitrogenáze hν 2s (C) 2s (C) hν 1s (Fe) fotoionizace 1s (Fe) C 2s Fe 1s emise Určení lehkého atomu v kofaktoru FeMoco v nitrogenáze: Expt. XES C Carbid! N O Teoretické výpočty 15

16

Fotoelektronová spektroskopie v UV a Röntgenově oblasti (UPS/XPS) e M ν + + h M + e E k ( e ) 1 = mv = hν + E( M ) E( M 2 2 + ) hν E( M + ) ionizační potenciál (vytržení elektronu z i-tého molekulového orbitalu) + I i + E vib E(M ) Energie spotřebovaná na excitování iontu do vyššího vibračního stavu (může být =0) Příklad spektra: Počet (vyražených elektronů) Ionizační potenciál (vazebná energie / ev)

Augerův proces: Augerova elektronová spektroskopie (AES) 1 E k (e - ) 2 3 E k (e - ) 2p 2p 2p 2s hν 2s 2s 1s fotoionizace 1s 2p 2s 1s Emise Augerova elektronu Augerův jev je základem AES. Tato spektroskopie se používá především pro analýzu povrchových vrstev. Jde o velmi citlivou metodu pro kvantitativní i kvalitativní analýzu lehkých prvků jako je C nebo N, případně i B, i když takto lze detekovat všechny prvky těžší než He.

Synchrotron jako zdroj tvrdého (Röntgenova) záření Lorentzova síla : urychlování nabité částice v elektrickém a magnetickém poli F = q ( E + v B) Elektricky nabitý elektron ve zrychlení emituje elektromagnetické záření Synchrotron: zařízení prstencového tvaru, ve kterém kolují shluky elektronů rychlostí blízké rychlosti světla. Undulátor: struktura periodicky se střídajících magnetů: V undulátoru se generuje záření o vysoké energii zdroj Röntgenova a γ záření 19