Ultraschnelle Spektroskopie
Summenfrequenz-Spektroskopie
Summenfrequenz-Spektroskopie bewertet Schwingungseigenschaften von Oberflächen und Grenzflächen mit Monolagenempfindlichkeit.
Produktbeschreibung
Was ist SFG-Spektroskopie?
Die Spektroskopie der Summenfrequenzerzeugung (SFG) bewertet die Schwingungseigenschaften von Oberflächen und Grenzflächen mit Monolagenempfindlichkeit. Im Gegensatz zur Raman-Spektroskopie, die auf das Volumen empfindlich ist, erfasst SFG die physikalischen und chemischen Eigenschaften molekularer Schichten, in denen die Inversionssymmetrie gebrochen ist.
So funktioniert die Messung
Ein mittelinfraroter Strahl und ein sichtbarer Strahl überlappen auf der Oberfläche oder Grenzfläche. Polarisation und Intensität des Summenfrequenzsignals liefern Dipolorientierung und das Oberflächenschwingungsspektrum. SFG ist ein nichtlinearer Prozess zweiter Ordnung, der nur bei gebrochener Inversionssymmetrie erlaubt ist und daher spezifisch oberflächenempfindlich ist. Hohe spektrale Auflösung und damit ein klarer Schwingungsfingerprint erfordern, dass einer der Pulse eine ausreichend schmale Bandbreite besitzt.
Spektrale Fenster
Ein wichtiges wissenschaftliches Ziel ist Grenzflächenwasser: die OH-Streckschwingung von normalem Wasser und die OD-Streckschwingung von schwerem Wasser bei 2.6–3.5 µm und 3.5–4.5 µm. Weitere interessante Bereiche sind 4.5–5.5 µm (Metallcarbonyle und Nitrile) und 5.5–6.5 µm (Grenzflächenbiomoleküle). Längere mittelinfrarote Wellenlängen erreichen niederfrequentere biomolekulare Schwingungen. Breitbandige mittelinfrarote Quellen wie ORPHEUS-MIR, gepumpt von CARBIDE oder PHAROS, decken diese Fenster ab und adressieren viele Schwingungsniveaus zugleich. Ein SHBC verdoppelt die Laserfrequenz und verschmälert die Bandbreite. In dieser Konfiguration fällt das SFG-Signal ins Sichtbare, sodass eine aufwendige Infrarotdetektion nicht erforderlich ist.
