Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych. Summer 2012, W_12

Podobne dokumenty
Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych. Summer 2012, W_11

ZASTOSOWANIE LASERÓW W OCHRONIE ŚRODOWISKA

Ponadto, jeśli fala charakteryzuje się sferycznym czołem falowym, powyższy wzór można zapisać w następujący sposób:

Niezwykłe światło. ultrakrótkie impulsy laserowe. Piotr Fita

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Optyka. Optyka geometryczna Optyka falowa (fizyczna) Interferencja i dyfrakcja Koherencja światła Optyka nieliniowa

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego - wprowadzenie

Własności optyczne materii. Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią?

dr inż. Beata Brożek-Pluska SERS La boratorium La serowej

Zjawisko interferencji fal

Spektroskopia modulacyjna

Metody optyczne w medycynie

Laboratorium techniki laserowej. Ćwiczenie 5. Modulator PLZT

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

Efekt Faradaya. Materiały przeznaczone dla studentów Inżynierii Materiałowej w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego

interferencja, dyspersja, dyfrakcja, okna transmisyjne Interferencja

Mikroskopia konfokalna: techniki obrazowania i komputerowa analiza danych.

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

Dyfrakcja. interferencja światła. dr inż. Romuald Kędzierski

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

PL B1. POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL BUP 02/08. PIOTR KURZYNOWSKI, Wrocław, PL JAN MASAJADA, Nadolice Wielkie, PL

Badanie zjawisk optycznych przy użyciu zestawu Laser Kit

Zjawisko interferencji fal

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab.

UMO-2011/01/B/ST7/06234

Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych

UMO-2011/01/B/ST7/06234

Optyka. Optyka falowa (fizyczna) Optyka geometryczna Optyka nieliniowa Koherencja światła

Spektroskopia ramanowska w badaniach powierzchni

Ćwiczenie 363. Polaryzacja światła sprawdzanie prawa Malusa. Początkowa wartość kąta 0..

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Promieniowanie rentgenowskie. Podstawowe pojęcia krystalograficzne

Prawa optyki geometrycznej

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

n n 1 2 = exp( ε ε ) 1 / kt = exp( hν / kt) (23) 2 to wzór (22) przejdzie w następującą równość: ρ (ν) = B B A / B 2 1 hν exp( ) 1 kt (24)

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Problemy optyki falowej. Teoretyczne podstawy zjawisk dyfrakcji, interferencji i polaryzacji światła.

Podczerwień bliska: cm -1 (0,7-2,5 µm) Podczerwień właściwa: cm -1 (2,5-14,3 µm) Podczerwień daleka: cm -1 (14,3-50 µm)

Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM

Mikroskop teoria Abbego

Zjawisko interferencji fal

Reflekcyjno-absorpcyjna spektroskopia w podczerwieni RAIRS (IRRAS) Reflection-Absorption InfraRed Spectroscopy

Widmo fal elektromagnetycznych

Optyczna spektroskopia oscylacyjna. w badaniach powierzchni

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

Skręcenie wektora polaryzacji w ośrodku optycznie czynnym

MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY - podstawy

ODWZOROWANIE W OŚWIETLENIU KOHERENTNYM

SPEKTROMETRIA CIEKŁOSCYNTYLACYJNA

BADANIE INTERFEROMETRU YOUNGA

WŁASNOŚCI FAL ELEKTROMAGNETYCZNYCH: INTERFERENCJA, DYFRAKCJA, POLARYZACJA

ekranowanie lokx loky lokz

POMIARY OPTYCZNE 1. Wykład 1. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

BADANIE WYMUSZONEJ AKTYWNOŚCI OPTYCZNEJ

Stanowisko do badania zjawiska tłumienia światła w ośrodkach materialnych

Rys. 1 Interferencja dwóch fal sferycznych w punkcie P.

Ćw. 11 wersja testowa Wyznaczanie odległości krytycznej R 0 rezonansowego przeniesienia energii (FRET)

Spektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni

Ćwiczenie 2 Przejawy wiązań wodorowych w spektroskopii IR i NMR

Badanie pętli histerezy magnetycznej ferromagnetyków, przy użyciu oscyloskopu (E1)

Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą spektrometru siatkowego

Powierzchniowo wzmocniona spektroskopia Ramana SERS. (Surface Enhanced Raman Spectroscopy)

Fizyka elektryczność i magnetyzm

Układy zdyspergowane. Wykład 6

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

Wstęp do astrofizyki I

Ciekłe kryształy. Wykład dla liceów Joanna Janik Uniwersytet Jagielloński

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

Ciekłe kryształy. - definicja - klasyfikacja - własności - zastosowania

Wyznaczanie ogniskowych soczewek cienkich oraz płaszczyzn głównych obiektywów lub układów soczewek. Aberracje.

Pomiar prędkości światła

IM21 SPEKTROSKOPIA ODBICIOWA ŚWIATŁA BIAŁEGO

Dyfrakcja. Dyfrakcja to uginanie światła (albo innych fal) przez drobne obiekty (rozmiar porównywalny z długością fali) do obszaru cienia

Theory Polish (Poland)

Oddziaływanie promieniowania X z materią. Podstawowe mechanizmy

III.3 Emisja wymuszona. Lasery

GŁÓWNE CECHY ŚWIATŁA LASEROWEGO

OP6 WIDZENIE BARWNE I FIZYCZNE POCHODZENIE BARW W PRZYRODZIE

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Własności optyczne półprzewodników

Laboratorium Informatyki Optycznej ĆWICZENIE 2. Koherentne korelatory optyczne i hologram Fouriera

Fala EM w izotropowym ośrodku absorbującym

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Rys. 1 Schemat układu obrazującego 2f-2f

Zespolona funkcja dielektryczna metalu

1 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Atomy mają moment pędu

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE

Pracownia Jądrowa. dr Urszula Majewska. Spektrometria scyntylacyjna promieniowania γ.

Radosław Chrapkiewicz, Piotr Migdał (SKFiz UW) Optyczny wzmacniacz parametryczny jako źródło splątanych par fotonów

Systemy i Sieci Radiowe

JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI? JAK ZMIERZYĆ ILOŚĆ KWASÓW NUKLEINOWYCH PO IZOLACJI?

h λ= mv h - stała Plancka (4.14x10-15 ev s)

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie T. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Transkrypt:

Liniowe i nieliniowe własciwości optyczne chromoforów organiczych

Powszechność SHG: Każda molekuła niecentrosymetryczna D-p-A p musi być łatwo polaryzowalna CT o niskiej energii Uporządkowanie ukierunkowanie CT bez tego obserwujemy tylko rozproszenie Rayleigha Rozpraszanie Rayleja (ang. Rayleigh Scattering) rozpraszanie światła przez cząsteczki lub molekuły, których rozmiary są znacznie mniejsze od długości rozpraszanej fali świetlnej. W idealnym przypadku proces jest jednym z oddziaływań dipolu czystego lub indukowanego z polem elektrycznym fali świetlnej. Przekrój aktywny rozpraszania światła o długości l jest proporcjonalny do l -4.

Przewaga układów dipolowych nad kwadrupolarnymi Struktura D-p-A - moc donorów i akceptorów Wpływ łącznika (mostka) - odległość H-L

Intensywność SHG zależy od: pierwszej hiperpolaryzowalności rozpatrywanej molekuły (dominuje b zzz wzdłuż osi z chromoforu)

Rozpraszanie Rayleja (ang. Rayleigh Scattering) rozpraszanie światła przez cząsteczki lub molekuły, których rozmiary są znacznie mniejsze od długości rozpraszanej fali świetlnej. W idealnym przypadku proces jest jednym z oddziaływań dipolu czystego lub indukowanego z polem elektrycznym fali świetlnej. Przekrój aktywny rozpraszania światła o długości l jest proporcjonalny do l -4. Symetryczne molekuły o wypadkowym momencie dipolowym równym 0 generują rozpraszanie Rayleja o tej samej częstości w, co światło wprowadzane.

Wyindukowany ruch elektronów w cząsteczkach asymetrycznych generuje rozpraszanie Rayleja o tej samej częstości w co światło wprowadzane, ale także takie o podwojonej częstości w tzw. Hiper rozpraszanie Rayleja.

Intensywność SHG zależy od: pierwsza hiperpolaryzowalność rozpatrywanej molekuły (dominuje b zzz wzdłuż osi z chromoforu) D-p-A - możliwość generowania hiper-rozproszenia Rayleja względna orientacja chromoforu w stosunku do operującego (przyłożonego) światła (pola optycznego)

Ułożenie równoległe Jeżeli dwa chromofory D-A są ułożone równolegle obserwowana interferencja Jest konstruktywna wzmocnienie HRS

Ułożenie antyrównoległe Jeżeli dwa chromofory D-A są ułożone antyrównolegle obserwowana interferencja jest destruktywna osłabienie HRS

Roztwór - przypadkowe rozmieszczenie i orientacja aktywnych molekuł P HRS N Wielkość efektu proporcjonalna do ilości aktywnych molekuł ze wzgledu na niekoherentne zachowanie rozpatrywanych cząsteczek. Przypadkowo ułożone molekuły rozpraszają indywidulanie nie obserwuje się współdziałania i P jest skalowalne z N.

Cząsteczki zorganizowane P HRS N 2 Konfiguracja równoległa faza pojedynczego efekty HRS każdej z molekuł nie jest przypadkowa, ale napędzana przez przyłożone, dobrze zdefiniwane pole HRS generowane koherentnie nakładanie odgrywa głowną rolę w określaniu właściwości obserwowanego zjawiska Odpowiednio ułożone molekuły rozpraszają koherentnie dając SHG, które skaluje się z N 2.

Intensywność SHG zależy od: pierwszej hiperpolaryzowalności rozpatrywanej molekuły (dominuje b zzz wzdłuż osi z chromoforu) D-p-A - możliwość generowania hiper-rozproszenia Rayleja względna orientacja chromoforu w stosunku do operującego światła Ułożenie równoległe vs. antyrównoległe wzmacnianie efektu

HRS niekoherentny (roztwór) jest słabym efektem HRS wyznaczanie b jednoznacznie bez potrzeby porządkowania chromoforów Pomiar HRS SHG indukowane polem elektrycznym (electric-field-induced SHG)

Całkowity efekt HRS w przypadku pojedynczego chromoforu P (1) 0 2 HRS w. 5 I 2w W przypadku zgrupowania i uporządkowania N molekuł dokładnie w punkcie fokalnym ( ) 2 P (1) 2w 2w P N N

Przewaga układów dipolowych nad kwadrupolarnymi Struktura D-p-A - moc donorów i akceptorów Wpływ łącznika (mostka) - odległość H-L

Związki umieszczone w membranie lipidowej

Jerome Mertz

Częstość podstawowa generacja SHG w punkcie fokalnym Obraz powstający pojawia się jako dobrze zdefiniowane gradienty powstałe zgodnie z przesunięciem fazy Gouy a*. * zjawisko osiągania fazy p przez wiązkę gausianowską w momencie przechodzenia przez punkt fokalny

Wiązka wzbudzająca (polaryzowana względem osi z) Wzbudzenie w punkcie fokalnym Dopasowanie faz SHG i pola wzbudzającego podwojenie sygnałów propagujących

Reeve et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 13484

Struktry symetryczne - kwadrupolowe D-p-A-p-D Pomiary - z-scan i 2PEF Zjawisko trzeciorzędowe

Plusy Bezpośredni dostęp do danych : współczynnik 2PA (open aperture) refrakcja nieliniowa (closed aperture) Możliwość badania nieluminescencyjncych materiałów Minusy: Historycznie - pomiary ns przekłamane dane (ESA), niedokładne pomiary Współcześnie - wymaga pracy przy jednej długości fali czynnik powtórzenia raczej niski (1kHz) self-defocusing istotne zmiany, straty w intensywności

Two Photon Excited Fluorescence Podobnie do zwykłej fluorescencji - porównianie z wzorcem Plusy - eksperyment nie wymaga dokładnego dopracowania sygnału laserowego Minusy układ musi byc fotoluminoforem, błędy przy wyznaczaniu liniowego współczynnika absorpcji

Jednoczesna obserwacja SHG i 2PEF Obserwacja układów biologicznych

DNA niebieskie Błony komórkowe zielone Mirochondria czerwone Pawlicki et al. 2009

2PEF SHG Jerome Mertz

Obrazowanie 2PEF SHG istnienie stanu wzbudzonego tło daje obraz możliwość obserwacja pojedynczych cząstek obserwacja we wszystkich kierunkach (dodatkowe wyostrzanie) brak stanu wzbudzonego zerowe tło potrzeba organizacji chromoforów widoczne tylko za próbką