Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( февраль 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Ослабленное полное отражение ( НПВО ) - это метод отбора проб, используемый в сочетании с инфракрасной спектроскопией, который позволяет исследовать образцы непосредственно в твердом или жидком состоянии без дополнительной подготовки. [1]
ATR использует свойство полного внутреннего отражения, приводящего к исчезающей волне . Луч инфракрасного света проходит через кристалл НПВО таким образом, что он хотя бы один раз отражается от внутренней поверхности, контактирующей с образцом. Это отражение формирует исчезающую волну, которая распространяется в образец. Глубина проникновения в образец обычно составляет от 0,5 до 2 микрометров , при этом точное значение определяется длиной волны света, углом падения и показателями преломления кристалла НПВО и исследуемой среды. [2]Количество отражений можно изменять, изменяя угол падения. Затем луч улавливается детектором на выходе из кристалла. Большинство современных инфракрасных спектрометров можно преобразовать для определения характеристик образцов с помощью НПВО, установив приставку НПВО в отсеке для образцов спектрометра. Доступность, быстрая обработка образцов и простота ATR- FTIR привели к значительному использованию в научном сообществе.
Этот эффект затухания работает только в том случае, если кристалл изготовлен из оптического материала с более высоким показателем преломления, чем исследуемый образец. В противном случае образец теряет свет. В случае жидкого образца достаточно налить небольшое количество жидкости на поверхность кристалла. В случае твердого образца образцы плотно зажимаются, чтобы обеспечить хороший контакт и удалить захваченный воздух, который снизил бы интенсивность сигнала. Полученное отношение сигнал / шум зависит от количества отражений, а также от общей длины оптического пути света, который ослабляет интенсивность. Следовательно, нельзя утверждать, что большее количество отражений дает лучшую чувствительность. [ необходима цитата ]
Типичные материалы для кристаллов НПВО включают германий , KRS-5 и селенид цинка , в то время как кремний идеально подходит для использования в дальней ИК-области электромагнитного спектра . Превосходные механические свойства алмаза делают его идеальным материалом для НПВО, особенно при изучении очень твердых твердых тел, хотя широкая полоса фононов алмаза между 2600 и 1900 см -1 значительно снижает отношение сигнал / шум в этой области. Форма кристалла зависит от типа спектрометра и природы образца. С дисперсионнымВ спектрометрах кристалл представляет собой прямоугольную пластину со скошенными краями, как показано в поперечном сечении на иллюстрациях. Другие геометрические формы используют призмы, полусферы или тонкие листы. [ необходима цитата ]
Приложения [ править ]
Инфракрасная (ИК) спектроскопия НПВО применима к тем же химическим или биологическим системам, что и метод передачи. Одним из преимуществ ATR-IR перед передающим IR является ограниченная длина пути внутрь образца. Это позволяет избежать проблемы сильного ослабления ИК-сигнала в сильно поглощающих средах, таких как водные растворы. Для ультрафиолетового или видимого света (УФ / видимый) путь рассеянного света достаточно короткий, так что взаимодействие с образцом уменьшается с увеличением длины волны. Для оптически плотных образцов это может позволить проводить измерения в УФ. Кроме того, поскольку нет необходимости устанавливать световой путь, для мониторинга процесса используются однорычажные зонды, которые применимы как в ближнем, так и в среднем инфракрасном диапазоне. [ необходима цитата ]
Недавно ATR-IR был применен к микрожидкостным потокам водных растворов с помощью инженерных микрореакторов со встроенными отверстиями для кристалла ATR, позволяя потоку внутри микроканалов проходить через поверхность кристалла для определения характеристик [3] или в специальных проточных ячейках. [4] [5] Способность пассивно характеризовать образцы без подготовки образцов также привела к использованию ATR-FTIR при изучении следов в судебной медицине .
ATR-FTIR также используется в качестве инструмента в фармакологических исследованиях для детального изучения белковых / фармацевтических взаимодействий. Водорастворимые белки, подлежащие исследованию, требуют полигистидиновых меток , позволяющих закрепить макромолекулу на липидном бислое, который прикреплен к кристаллу германия или другой подходящей оптической среде. Внутреннее отражение с нанесенным фармацевтическим препаратом или лигандом и без него будет давать разностные спектры для изучения конформационных изменений белков при связывании. [6]
См. Также [ править ]
- Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье
- Поверхностный плазмонный резонанс
Источники [ править ]
- ^ "ИК-Фурье спектроскопия - ослабленное полное отражение (НПВО)" (PDF) . Перкин Элмер Жизнь и аналитические науки . 2005. Архивировано из оригинала (PDF) на 2007-02-16 . Проверено 26 января 2007 .
- ^ FM Mirabella, младший, Практическая серия спектроскопии; Спектроскопия внутреннего отражения: теория и приложения, Marcel Dekker, Inc .; Марсель Деккер, Инк., 1993, 17-52.
- ^ Джесси Гринер, Бардия Аббаси, Евгения Кумачева, Фурье-спектроскопия с ослабленным полным отражением для встроенного мониторинга концентраций растворенных веществ , Lab Chip, 10 (2010) 1561-1566.
- ^ Картер, Кэтрин Ф. (2010). «Проточная ячейка ReactIR: новый аналитический инструмент для непрерывной химической обработки». Исследования и разработки в области органических процессов . 14 (2): 393–404. DOI : 10.1021 / op900305v .
- ^ Минних, Клеменс Б. (2010). «Определение дисперсионных характеристик миниатюрных спиральных реакторов с помощью оптоволоконной спектроскопии с преобразованием Фурье в средней инфракрасной области». Промышленные и инженерные химические исследования . 49 (12): 5530–5535. DOI : 10.1021 / ie901094q .
- ^ Pinkerneil, Филипп; Гюльденхаупт, Йорн; Герверт, Клаус; Кёттинг, Карстен (2012). «Поверхностно-прикрепленные белки полигистидиновой метки, характеризующиеся спектроскопией разности FTIR» . ХимФисХим . 13 (11): 2649–2653. DOI : 10.1002 / cphc.201200358 . PMC 3531609 . PMID 22707114 .
Библиография [ править ]
- Харрик, штат Нью-Джерси (1967). Спектроскопия внутреннего отражения . John Wiley & Sons Inc . п. 342. ISBN. 978-0-470-35250-2.
- "Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-IR)" . nuance.northwestern.edu . Экспериментальный центр по атомной и наномасштабной характеристике Северо-Западного университета . Архивировано из оригинала на 24 мая 2014 года.