Сверхбыстрая спектроскопия
Спектроскопия генерации суммарной частоты
Спектроскопия генерации суммарной частоты применяется для исследования колебательных свойств поверхностей и межфазных границ с чувствительностью на уровне одного монослоя.
Описание
Что такое спектроскопия SFG?
Спектроскопия генерации суммарной частоты (SFG) исследует колебательные свойства поверхностей и межфазных границ с чувствительностью на уровне одного монослоя. В отличие от рамановской спектроскопии, чувствительной к объёму материала, SFG характеризует физические и химические свойства молекулярных слоёв в областях с нарушенной инверсионной симметрией.
Принцип работы
Пучок среднего инфракрасного диапазона и видимый пучок перекрываются на поверхности или межфазной границе. Поляризация и интенсивность сигнала на суммарной частоте определяют ориентацию диполей и колебательный спектр поверхности. SFG — нелинейный процесс второго порядка, разрешённый только при нарушении инверсионной симметрии, поэтому он обладает избирательной чувствительностью к поверхности. Для высокого спектрального разрешения и, следовательно, чёткой идентификации колебательных полос один из импульсов должен иметь достаточно узкую спектральную полосу.
Спектральные диапазоны
Один из основных объектов исследования — вода на межфазной границе: валентные колебания OH обычной воды и OD тяжёлой воды в диапазонах 2.6–3.5 µm и 3.5–4.5 µm. Другие представляющие интерес диапазоны: 4.5–5.5 µm для карбонильных комплексов металлов и нитрилов и 5.5–6.5 µm для биомолекул на межфазных границах. Более длинные волны среднего инфракрасного диапазона позволяют исследовать низкочастотные колебания биомолекул. Широкополосные источники среднего инфракрасного излучения, такие как ORPHEUS-MIR с накачкой от CARBIDE или PHAROS, охватывают эти диапазоны и одновременно возбуждают множество колебательных уровней. Модуль SHBC удваивает частоту лазерного излучения и сужает спектральную полосу. В такой конфигурации сигнал SFG находится в видимом диапазоне, поэтому сложная система регистрации инфракрасного излучения не требуется.
