引言
電場對光譜的影響被稱為斯塔克效應(yīng)或電致色變效應(yīng)，它已在電子斯塔克光譜學(xué)中得到廣泛利用。類似的效果也可以在振動光譜中觀察到，即電場會擾動化學(xué)鍵振動模式的基態(tài)和激發(fā)態(tài)，從而導(dǎo)致其吸收能發(fā)生轉(zhuǎn)移，該效應(yīng)被稱為振動斯塔克效應(yīng)（VSE），并被應(yīng)用于蛋白質(zhì)和其他生物系統(tǒng)、電界面、溶質(zhì)-溶劑相互作用等研究中。VSE可以幫助我們在分子水平上深入了解材料的靜電性質(zhì)，這在生物學(xué)，化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域中是具有普遍意義的重要話題。具體來講，它能夠幫助我們理解電場在化學(xué)鍵非諧性，材料中的能帶結(jié)構(gòu)，鍵合和催化過程以及酶的過渡態(tài)穩(wěn)定化等研究中的影響，而這在蛋白質(zhì)設(shè)計和蛋白質(zhì)工程及其在生物催化中的應(yīng)用非常重要。
振動斯塔克光譜（VSS）是一種直接測量凝聚態(tài)物相VSE的實驗方法，它可以定量給出振動模式對外部電場的敏感性，并用斯塔克調(diào)諧率來表示，單位是cm-1/(MV/cm)。一般情況下中紅外波段的VSS譜可以通過傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）測得。然而，F(xiàn)TIR光譜儀所使用的紅外光源一般亮度較低，再考慮到VSS信號的低靈敏度和冷凍樣品的各向同性等因素，要得到一個較好的VSS光譜，通常需要較長的測量時間，而電場的長時間施加無疑會增加樣品介電擊穿的幾率。
新動態(tài)
幸運的是，近期IRsweep公司及斯坦福大學(xué)Jacek Kozuch團(tuán)隊利用微秒時間分辨超靈敏雙光梳紅外光譜儀-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）成功克服了這一問題[1]。他們利用雙光梳光譜儀測量了氟苯的斯塔克光譜，并發(fā)現(xiàn)在測量時間縮短250倍的情況下，DSC方法仍可獲得與FTIR方法相媲美的定性和定量數(shù)據(jù)。對氟苯的斯塔克調(diào)諧率估算結(jié)果顯示，DCS方法測得數(shù)值（（0.81±0.09）cm-1/（MV / cm））和之前報道測量數(shù)值0.84 cm-1/（MV / cm）相吻合，并且相較傳統(tǒng)FTIR方法測得數(shù)值（（0.89±0.15）cm-1/（MV / cm））更加。更進(jìn)一步，在數(shù)據(jù)信噪比（SNR）方面，DCS表現(xiàn)也更勝一籌。該應(yīng)用成功證明IRis-F1雙光梳光譜儀所用的DSC技術(shù)可以通過其高速、短時和高亮度的特點將振動斯塔克光譜的應(yīng)用領(lǐng)域加以拓展，并且其0.328cm-1的譜采樣率相較于傳統(tǒng)FTIR也更具優(yōu)勢。
圖文導(dǎo)讀
圖1：雙梳光譜儀（Dual-comb spectrometer, DCS）配置圖
圖2：振動斯塔克效應(yīng)電場觸發(fā)示意圖和測量參數(shù)
圖3：主要測量結(jié)果：DSC方法在1.536 s的測量時間下得到了與FTIR方法384 s測量時間相一致的結(jié)果，估算出的塔克調(diào)諧率也與之前報道相一致
相關(guān)參考
2. 微秒時間分辨超靈敏紅外光譜儀：http://www.qd-china.com/products2.aspx?id=471
