偏振红外

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样品的制备
偏振红外光谱法对晶体样品和取向高聚物的样品制备有其特殊性。 偏振红外光谱法对晶体样品和取向高聚物的样品制备有其特殊性。 一,晶体样品 1,对于较大的晶体样品,可用刀片顺着晶体的解理面剖开,取得合适厚度的单晶 ,对于较大的晶体样品,可用刀片顺着晶体的解理面剖开, 片进行测定。 片进行测定。 2,对于小颗粒样品,则需采用晶体培养的方法使晶粒尽可能长大,然后对不同晶 ,对于小颗粒样品,则需采用晶体培养的方法使晶粒尽可能长大, 粒采用不同的方法进行表面抛光处理,以得到合适厚度及表面光滑的颗粒。 粒采用不同的方法进行表面抛光处理,以得到合适厚度及表面光滑的颗粒。 二,取向高聚物样品 取向高聚物样品随研究的目的而变化。通过选择所需的条件,如一定的温度、 取向高聚物样品随研究的目的而变化。通过选择所需的条件,如一定的温度、 拉伸比、拉伸速度等。 拉伸比、拉伸速度等。 1,对纤维及薄膜样品进行拉伸而制得其取向的样品。 ,对纤维及薄膜样品进行拉伸而制得其取向的样品。 2,热塑性树脂可用挤出、热压等方法制得取向样品薄膜。 ,热塑性树脂可用挤出、热压等方法制得取向样品薄膜。 改变制样条件与方法. 改变制样条件与方法.可以研究不同取向条件及不同加工条件对高聚物取向度 及结构的影响。 及结构的影响。
11 08 2007
当分子链与取向方向不平行时
S:分子链的取向参数 : 上述方程通常是未知的,但如由 光衍射实验测得角α或由手册或文献 上述方程通常是未知的,但如由x—光衍射实验测得角 或由手册或文献 光衍射实验测得角 查到角α又测得 ,反过来就可以计算取向参数S。 查到角 又测得R,反过来就可以计算取向参数 。 又测得
11 08 2007
某种取向材料的极坐标图, 度时某波数处的峰强最高, 某种取向材料的极坐标图,在90和270度时某波数处的峰强最高,证明材料 和 度时某波数处的峰强最高 是 按此方向排列的
11 08 2007
11 08 2007
11 08 2007
三,取向生物膜的制备 由于生物薄膜其生物活性大多在界面,故感兴趣的往往是界面结构 由于生物薄膜其生物活性大多在界面, 信息和取向信息,因此膜的偏振红外光谱研究均采用红外ATR技术, 技术, 信息和取向信息,因此膜的偏振红外光谱研究均采用红外 技术 ATR的棱镜晶片为生物膜的支持体。 的棱镜晶片为生物膜的支持体。 的棱镜晶片为生物膜的支持体 1,生物样品首先用氛仿或水制成 的溶液或悬浮液。 ,生物样品首先用氛仿或水制成10-3的溶液或悬浮液。滴于清洁的 的溶液或悬浮液 ATR晶片上,在黑暗的空气环境中 ℃下缓慢干燥即可获得纯取向生 晶片上, 晶片上 在黑暗的空气环境中50 物膜。如需研究生物物质与膜的相互作用及其在膜表面的结构信息, 物膜。如需研究生物物质与膜的相互作用及其在膜表面的结构信息,可 把生物样品与膜基体物质以一定比例溶于氯仿混合, 把生物样品与膜基体物质以一定比例溶于氯仿混合,在300 ℃下真空挥 发得到干燥的膜; 发得到干燥的膜; 2,如需研究其水合物的结构与取向可再以少量水分散,加热至 ℃, ,如需研究其水合物的结构与取向可再以少量水分散,加热至30℃ 30分钟后得水合物,再在 分钟后得水合物, 下超音处理10分钟 悬浮液离心30分钟 分钟, 分钟后得水合物 再在350 ℃下超音处理 分钟,悬浮液离心 分钟 把悬浮液滴在晶片上, 后,把悬浮液滴在晶片上,在室温下空气干燥可形成平行于晶体表面的 膜。 3,如需制备多层双分子取向膜,可把生物制品 如磷脂 溶于氯仿或水 如磷脂)溶于氯仿或水 ,如需制备多层双分子取向膜,可把生物制品(如磷脂 (约50µl),滴一滴溶液在晶片上,用一聚四氟乙烯小棒乎放在晶片表面, 约 ,滴一滴溶液在晶片上,用一聚四氟乙烯小棒乎放在晶片表面, 液滴在棒与晶片之间呈毛细分散状。慢慢沿棱镜平面移动棒多次, 液滴在棒与晶片之间呈毛细分散状。慢慢沿棱镜平面移动棒多次,直至 溶剂挥发.可形成多分子双层结构。 溶剂挥发.可形成多分子双层结构。
11 08 2007
红外二向色性比的定义
某一谱带的平行吸光度和垂直吸光度的比值R定义为该谱带的二向色性比。 某一谱带的平行吸光度和垂直吸光度的比值 定义为该谱带的二向色性比。 定义为该谱带的二向色性比
二向色性比可以从o(是指对平行光没有吸收的垂直谱带)到无穷〔 二向色性比可以从 是指对平行光没有吸收的垂直谱带)到无穷〔是指对垂直光没 是指对平行光没有吸收的垂直谱带 有吸收的平行谱带)。非取向样品,如液体和气体,其任何谱带的二向色性比皆为1。 有吸收的平行谱带 。非取向样品,如液体和气体,其任何谱带的二向色性比皆为 。 一般把R大于 的谱带称为平行谱带,R小于 的谱带称为垂直谱带。 一般把 大于1的谱带称为平行谱带, 小于1的谱带称为垂直谱带。 大于 的谱带称为平行谱带 小于 的谱带称为垂直谱带
11 08 2007
高分子的二向色性比
单轴取向形式
其中最理想的取向状态是分子链全在拉伸方向取向, 其中最理想的取向状态是分子链全在拉伸方向取向,此时的红外二向色性与跃迁 矩方向和分子链的夹角α有关。 矩方向和分子链的夹角 有关。 有关
由偏振红外光谱测得二向色性比R,根据上式就可计算出夹角 如当α 由偏振红外光谱测得二向色性比 ,根据上式就可计算出夹角α 。如当 =54.44° ° 就为1,这表明在偏振红外光谱中,该谱带没有二向色性, 时,R就为 ,这表明在偏振红外光谱中,该谱带没有二向色性,也就是说该谱带强 就为 度与偏振光的性质无关。这个结果提示我们,如以54.44°的角度测定单轴取向的样 度与偏振光的性质无关。这个结果提示我们,如以 ° 谱带的强度将与取向程度无关。 品,谱带的强度将与取向程度无关。
11 08 2007
偏振红外光谱的应用
一、研究化合物的结构与构象 二、单分子膜分子取向与排列的研究 三、归属化合物红外光谱的谱Байду номын сангаас 四、高分子材料的取向、取向松弛及断裂过程的研究 高分子材料的取向、 五、分离重叠的红外谱带 六、在生物化学和生物物理研究中的应用
11 08 2007
偏振红外光谱的测量
11 08 2007
偏振器的放置
偏振器的放置位置在色散型的红外光谱仪中,可放在样品与单色器之间, 偏振器的放置位置在色散型的红外光谱仪中,可放在样品与单色器之间, 也可放置在光源与样品之间,为了避免样品的双折射的干扰, 也可放置在光源与样品之间,为了避免样品的双折射的干扰,采取前一个放置 位置较好。在傅里叶变换红外光谱仪中,干涉仪和反射镜会干扰偏振, 位置较好。在傅里叶变换红外光谱仪中,干涉仪和反射镜会干扰偏振,光束分 裂器的效率常常强烈地受偏振的影响,在不同方向的光强是不相等的。 裂器的效率常常强烈地受偏振的影响,在不同方向的光强是不相等的。因此偏 振器宜放在干涉仪与样品之间,并旋转偏振器的方向以获得最大透过强度。 振器宜放在干涉仪与样品之间,并旋转偏振器的方向以获得最大透过强度。在 进行偏振红外光谱测定时,通常不是旋转偏振器而是旋转样品90 。,以不改 进行偏振红外光谱测定时,通常不是旋转偏振器而是旋转样品 °。,以不改 变背景光谱。但在FTIR仪上,由于均与背景光谱进行比例后得到样品光谱,两 仪上, 变背景光谱。但在 仪上 由于均与背景光谱进行比例后得到样品光谱, 个旋转方式均可使用。 个旋转方式均可使用。 傅里叶变换红外光谱仪中的光束分裂器和仪器中的光学反射镜均会引起光的偏振, 傅里叶变换红外光谱仪中的光束分裂器和仪器中的光学反射镜均会引起光的偏振, 这称为仪器的机械偏振,这种偏振的结果将会引起红外二向色性比测量的误差。 这称为仪器的机械偏振,这种偏振的结果将会引起红外二向色性比测量的误差。 cherney发现如使偏振光的电矢量方向与仪器的方向呈 °角,就可克服仪器偏 发现如使偏振光的电矢量方向与仪器的方向呈45° 发现如使偏振光的电矢量方向与仪器的方向呈 振的影响,也就是在实际测量时,使样品的晶轴或高聚物样品的取向方向与正常 振的影响,也就是在实际测量时, 的样品位置(狭缝位置 狭缝位置)以 的倾斜角放置,然后放置偏振器, 的样品位置 狭缝位置 以45 °的倾斜角放置,然后放置偏振器,使偏振光的电矢 量方向与样品的取向方向一致,也就是与狭缝呈45 量方向与样品的取向方向一致,也就是与狭缝呈 ° 角,所测得的偏振红外光 谱就不受仪器偏振的干扰,反映样品的各种振动的真实情况。 谱就不受仪器偏振的干扰,反映样品的各种振动的真实情况。
11 08 2007
偏振器
偏振红外光谱所需的偏振红外光是由普通的红外光源产生的自然光通 过偏振器偏振而得到的。偏振器有两种,一是电介质偏振器, 过偏振器偏振而得到的。偏振器有两种,一是电介质偏振器,一是线栅偏 振器。偏振器必须具备两个条件,一是产生的偏振光的偏振度要高, 振器。偏振器必须具备两个条件,一是产生的偏振光的偏振度要高,即偏 振效率要高,二是偏振光的强度要大, 振效率要高,二是偏振光的强度要大,即自然光通过偏振器后衰减要尽量 小。
11 08 2007
取向高分子的双轴取向
A0是分别由薄膜的某一特征吸收谱带在三个互相垂直方向测得的光谱中的吸光 度得到
结构因子A 相当于没有任何取向的光谱中的谱带吸光度, 结构因子 0相当于没有任何取向的光谱中的谱带吸光度,仅与样品的含量成 正比。 三个取向参数,可以代表三个方向的取向行为。 正比。 三个取向参数,可以代表三个方向的取向行为。由此可 以计 算谱带的二向色性比。 算谱带的二向色性比。
11 08 2007
偏振红外光谱原理
红外光谱中吸收光的强弱不仅与偶极矩的 变化大小有关.而且与偶极矩变化的方向(振动 变化大小有关.而且与偶极矩变化的方向 振动 的方向)有关 有关。 的方向 有关。如果跃迁矩的矢量方向与入射光 的电矢量方问平行,吸收就最强, 的电矢量方问平行,吸收就最强,该谱带则称 为平行谱带。反之, 为平行谱带。反之,如振动跃迁矩的矢量方向 与入射光的电矢量方向垂直,就不产吸收, 与入射光的电矢量方向垂直,就不产吸收,该 谱称为垂直谱带。 谱称为垂直谱带。通常由于红外光源产生的光 是自然光,在各个方向上都有振动, 是自然光,在各个方向上都有振动,所以对于 样品中的任何方向的红外活性振动都会产生吸 收谱带。当入射光为偏振光时, 收谱带。当入射光为偏振光时,就会遵循上述 吸收规律。 吸收规律。平行谱带在平行偏振光的红外光谱 图中吸收增强,垂直谱带强度下降。反之, 图中吸收增强,垂直谱带强度下降。反之,垂 直谱带在垂直偏振光红外光谱中谱带增强, 直谱带在垂直偏振光红外光谱中谱带增强,平 行谱带强度下降,甚至消失。 行谱带强度下降,甚至消失。偏振红外光谱中 谱带强度随偏振光的方向的改变而发生明显起 落的现象,称为谱带的红外二向色性 红外二向色性。 落的现象,称为谱带的红外二向色性。
偏振红外光谱的应用
11 08 2007
11 08 2007
什么是偏振红外光谱 什么是偏振红外光谱
• 偏振红外光谱法就是从谱带在不同偏振光 照射时的吸光度的变化规律, 照射时的吸光度的变化规律,研究吸收谱 带的性质,归属,研究单晶的结构, 带的性质,归属,研究单晶的结构,分子 链构象, 链构象,取向度等等物质的凝聚态结构信 息.
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