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Generazione di impulsi tunabili al picosecondo per spettroscopia Raman risolta in tempo

Generazione di impulsi tunabili al picosecondo per spettroscopia Raman risolta in tempo. Relatore: Dott. T.Scopigno Laureanda: Michela Badioli. Sommario. Spettroscopia Raman Tecnica pump-probe Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy ( FSRS)

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Generazione di impulsi tunabili al picosecondo per spettroscopia Raman risolta in tempo

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Presentation Transcript

  1. Generazione di impulsi tunabili al picosecondo per spettroscopia Raman risolta in tempo Relatore: Dott. T.Scopigno Laureanda: Michela Badioli

  2. Sommario • Spettroscopia Raman • Tecnica pump-probe • Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy (FSRS) • L’apparato realizzato: • Amplificatore parametrico in due stadi • Compressione spettrale tramite generazione di seconda armonica (SHG) • Risultati ottenuti

  3. Spettroscopia Raman • Raman: fotoni Stokes (Antistokes) diffusi anelasticamente: ωS=ω0-ωvib ωAS=ω0+ωvib • Raman stimolato: presenza di fotoni Stokes  aumento della sezione d’urto direzionalità

  4. Resonance Raman (RR) • Se l’energia di eccitazione si avvicina a quella di una transizione elettronica R il termine (νrR − ν 0 − νk)−1 domina sugli altri  aumento della sezione d’urto • L’intensità dei modi Raman della specie molecolare associata a quella particolare transizione viene in questo caso notevolmente aumentata, da 103 a 106 ordini di grandezza Utilità nello studio di macromolecole biologiche

  5. Ramanpump-probe e limite di Fourier Impulsi larghezza spettrale Linea di ritardo pump monocromatore Limite di Fourier: CCD probe campione 15 cm-1 1ps • Pump-probe per lo studio di: • strutture transienti • reazioni chimiche • dinamiche ultraveloci fotoindotte t ν

  6. Raman pump-probe e limite di Fourier Spettro del fruttosio CW

  7. RR su emoproteine Fe His PROBE PUMP CO (NO, O2) Fe

  8. Il FixL deoxy FixL: 5-coordinato Fe His oxy FixL: 6-coordinato Kruglik et al. (2007)

  9. FSRS: aggiramento del limite di Fourier

  10. FSRS Spettro FSRS del cicloesano

  11. Estensione FSRS alle proteine: requisiti • Partendo da impulsi (laser Ti:Sa): • λ centrale 800nm • Δν~500cm-1 Δt~40fs • Tunabilità 350-500nm • Banda “stretta” <20cm-1 • Energia ~µJ • Amplificatore ottico parametrico in due stadi (OPA) • Compressione spettrale (SHG) Strategia

  12. Amplificazione parametrica e SHG SHG AMPLIFICAZIONE PARAMETRICA Conservazione dell’energia e del momento CRISTALLI BIRIFRANGENTI

  13. 1,6mJ Primo stadio 0,5-1 µJ 650-1020nm SEGNALE POMPA IDLER

  14. Secondo stadio Output: 20-30 µJ

  15. Compressione spettrale ~tutte le frequenze dello spettro della fondamentale partecipano al processo ν0 2ν0

  16. Performance: tunabilità

  17. Larghezza di banda ed energia 2-3µJ Larghezze ≤15 cm-1 11 cm-1 6 cm-1

  18. Conclusioni: confronto con altre tecniche Rendimento energetico ≈ riduzione di banda • Tecniche lineari: • Filtro passabanda • Reticolo • Tecniche non lineari: • SFG • DFG • Sistema realizzato: • Energie ~µJ • Δλ~0,2nm partendo da ~30nm (impulsi più corti) • Primo esempio di tunabilità nel range ~330-500nm Di impulsi con chirp Laimgruber et al. (2006) Rendimento energetico 10%--- energia 14 µJ compressione spettrale da 2,3nm0,17nm

  19. GRAZIE

  20. Phase matching BBO uniassico negativo ne<no Polarizzazione del fascio di pompa lungo direzione straordinaria Cristalli birifrangenti: Tipo I os+oi ep Tipo II : os+ei ep es+oiep

  21. Differenze tra phasematching di tipo I e II

  22. Walk off

  23. Rodopsina • Studio fasi iniziali processo visione • Reazione di fotoisomerizzazione: rodopsina  batorodopsina

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