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界面紅外反射吸收光譜儀

KSV NIMA PM-IRRAS

KSV NIMA PM-IRRAS是**個專門用于漂浮于水相或負載在反射基底上的單層結構紅外分析的紅外光譜儀。它是高度敏感、非常專業的表面測量儀器，在室溫條件下即可進行測試。創新性的測角裝置允許使用者進行便捷的角度調整和快速實驗設置。

應用

PM-IRRAS是一種非常專業的表面FT-IR方法，可以檢測低至單分子厚的表界面層的化學組成。PM-IRRAS技術可以進行基底加強檢測和氣-水界面測試。PM-IRRAS信號的強度和位置的改變可以用來推斷薄膜中的分子吸收/解吸收行為和動力學、分子堆積、相轉變、水合作用、氫鍵和不同的表面反應。此外，PM-IRRAS的極化光特性可以用來檢測薄層中的分子取向。

已報道的PM-IRRAS紅外吸收范圍在800-4000 cm-1，可用來檢測以下內容：

● 薄層的化學組成

可以檢測單分子厚薄層的化學組成。

● 單層和多層結構的吸附/脫附和表面反應

使用細胞膜模式研究生物分子間的相互作用，可以提供多種方法來了解有關藥物傳輸的反應和膜本身的特性。這些不同模式的系統可以被用于多個應用領域，如藥物研發、食品科學、生物學和生化研究。

● 薄膜中的相轉變

PM-IRRAS可以檢測單層結構的相轉變。一個典型的例子是蛋白質在界面上或負載層上的變性過程。

● 水合作用/氫鍵

當水合作用階段改變時，PM-IRRAS的峰位置會出現很大偏移。本儀器可觀測膜結構隨外部條件如pH或溫度改變時的響應性。

分子取向的分子尺度量化分析

氣-水界面或反射固體上的分子取向改變可以通過PM-IRRAS的峰強度來檢測。例如，這可以被用來觀察Langmuir膜堆積密度和Langmuir Blodgett涂覆取向。

工作原理

由于從界面反射回的p-和s-極化光的不同，PM-IRRAS技術可以用來專業測量材料表面的FT-IR光譜。極化調制技術幾乎可以完全消除來自于環境因素引起的背景信號（如水蒸氣和CO2），這就不需要使用其他IR反射儀器必備的保護氣。通過調節測試表面上的測角裝置中光度計和檢測器的位置，可以極大地簡化實驗設置過程，只需要幾分鐘（常用方法可能需要幾天）就可以提供給您實驗結果。這種開放式的設計允許它與其他設備聯用，如外部UV光源和溫度加熱器。該儀器可以放置于裝備完整的Langmuir槽上，可以方便地對單分子層進行精確研究。

PM-IRRAS包括一臺***的緊湊型傅里葉轉變IR光譜儀。光譜儀和極化調制單元被固定于一個測角裝置臂上，另一條臂上裝有高度敏感的MCT檢測器。光譜儀和PM單元在不同頻率上運行，從而可以將檢測器上的兩個信號分開。8 cm-1的分辨率可以保證觀察到單分子層級別的反應。

測試選項

反射系數測試

在反射率測試中，儀器可以從氣-水界面或IR反射表面傳遞IR光譜。氣-液測試可以觀測界面上薄層功能基團的一切變化。該變化可以是由于化學反應、相轉變或許多其他現象引起的結構變化。使用IR反射樣品，s極化光消失，可以直接得到涂覆層的分子取向信息。由于儀器這種開放式的設計，甚至需要溫度或UV光引發的固體表面聚合反應也可以輕易完成。

透光率測試

由于測角裝置的彈性設計，使用傳統的透射比測試中的KBr壓片也是可行的。只需簡單關閉極化功能，該儀器就可測試非調制極化或者非極化IRRAS。

測試實例

圖1. PM-IRRAS與Langmuir槽聯用，監測水相中制備兩種不同類型的漂浮氧化石墨烯層的過程。PM-IRRAS光束的入射角為80o，說明在漂浮的單層結構中，垂直于表面的雙極峰向上而平行于表面的雙極峰向下。在漂浮的層結構中，二者的C=O伸縮不同（1750 cm-1）。涂覆層顯示GO2有更加復雜的復合結構，這可能由于石墨烯層中存在更多的缺陷。

圖2. 殼聚糖存在的情況下，使用KSV NIMA槽可以在緩沖溶液-空氣界面形成一個DMPA（二肉豆蔻酰磷脂酸）單層結構。當在相中注入BLG（β-乳球蛋白）后，測量單層結構的表面壓隨時間的變化。首先BLG被吸收到單層膜中（等溫線中的A區域），然后觀測到BLG-殼聚糖復合物從單層結構上脫離（等溫線中的B區域）。注入BLG后的PM-IRRAS圖譜隨時間變化的情況確認了復合過程和BLG從單層結構上脫離的存在。峰位置的變化也確認了復合的存在，240分鐘后BLG的信號完全消失。

圖3. 在不同的表面壓力下，DPPC單層結構涂覆在表面噴金的玻璃片上測試樣品的PM-IRRAS光譜。所有樣品均可很清晰地觀測到單層結構的堆積密度（表面壓）效應，尤其在甲基的特征區（~3000 cm-1）。觀測峰強度的改變說明分子取向隨表面壓力的變化而變化。在羰基（~1750 cm-1）和磷酸基團（~1000-1200 cm-1）振動處觀察到了同樣的趨勢。

產品優勢

技術優勢

1.簡單光學調整

?只需要獨立地調整角度（40^o-90^o）和高度

?不需要調整鏡面對齊光路

?只需要幾分鐘設置一個實驗

?其他的IR設備設置時間為幾小時

?與任何KSV NIMA LB槽聯用都極其簡單

2.開放式設計

?很方便與外部紫外光源、加熱器或其它補充設備聯用

3.Peltier冷卻檢測器

不需要使用液氮冷卻檢測器

?安全便捷的測試

4.短光程

?H2O和CO2的影響被降到*低

?室溫下使用不需要保護氣

5.可進行透射測試

6.所有的單元均可以輕易地放入外殼中

方法優勢

1.對薄膜進行無損光學表征

2.適用于多種界面

3.提供化學和結構信息：

不同分子和分子基團有獨特的特征峰光譜

通過分子基團的取向得到分子取向信息

兼容性

PM-IRRAS軟件便于用戶使用，讓你可以快速開始實驗，同時可以很方便地保存記錄光譜。該軟件可以與KSV NIMA LB軟件一起操作，可以在特定的表面壓下記錄IR光譜。