Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Рассеяние в условиях гауссовой и негауссовой статистики



ЛЕКЦИЯ 12. МЕТОД ДИНАМИЧЕСКОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА

В середине 1960-ых в молекулярной биологии начал интенсивно использоваться новый физический метод, получивший разные названия, но который вслед за Р. Пекорой, мы будем называть методом динамического рассеяния света (ДРС). Его успешное развитие в последующие 15 лет показало, что метод добавил к классическому методу некогерентного статического рассеяния светановую физическую размерность – время. За эти годы были проведены интенсивные исследования по анализу динамики различных переходных процессов, которые вносят вклад во флуктуацию интенсивности рассеянного света. В процессе экспериментов было обнаружено влияние диффузии на уширение спектров рассеянного света и влияние направленного движения на сдвиг Допплера для широкого круга частиц различных размеров, формы и гибкости. На сегодняшний день метод ДРС наиболее подходящий инструмент для точных измерений коэффициентов поступательной диффузии макромолекул в растворе.

В последнее десятилетие появились новые направления в методе ДРС, которые в основном связаны с переходом от исследований свойств ансамбля макромолекул в растворе в больших объемах к исследованиям их индивидуальных свойств в очень малых объемах. Появилась новая техника, названная флуоресцентной корреляционной спектроскопией (ФКС), которая объединяет методы световой и флуоресцентной микроскопии. В этой главе мы опишем два типа экспериментов по динамике рассеяния света. В первом, интенсивность флуктуирует вследствие изменения ориентации и положений молекул в пространстве объема порядка ~ λ3. Такие эксперименты мы будем называть экспериментами по ДРС в условиях гауссовой статистики (большое число молекул). Во втором, флуктуация интенсивности обусловлена флуктуациями числа молекул в микроскопическом объеме. Этот тип экспериментов мы будем называть экспериментами по динамическому рассеянию света в условиях негауссовой статистики (малое число молекул).

Метод флуоресцентной корреляционной спектроскопии может рассматриваться как дальнейшее развитие метода динамического рассеяния света. Однако между ними существует принципиальное различие. Динамическое рассеяние света по своей природе - когерентное явление, тогда как флуоресцентная корреляционная спектроскопия - некогерентное явление. Как следствие этого первое наблюдается только в ансамбле молекул, тогда как второе – только при небольшом числе молекул. В идеале, метод флуоресцентной корреляционной спектроскопии – это метод для исследования одиночных молекул в микрообъемах.

В настоящее время имеется достаточно много названий метода для измерения спектрального состава рассеянного света. Каждое из них подчеркивает ту или иную сторону метода, концентрируясь или на способе детектирования сигнала или на специфике регистрируемых событий. Приведем некоторые из них.

1. Динамическое рассеяние света – это название является основополагающим. Оно включает в себя все методы исследования рассеяния света, которые обеспечивают информацию о динамике молекул. Противоположное ему статическое рассеяние нейтронного или электромагнитного излучения – дает информацию о массе и геометрии рассеивающих центров в молекуле.

2. Квази-упругое рассеяние света – это название обращает наше внимание на то, что в процессе рассеяния возникает новый спектр длин волн, у которого центральная частота такая же, как у падающей световой волны, но амплитуда и фаза рассеянной волны модулированы по частоте.

3. Фотонная корреляционная спектроскопия – это название фокусирует наше внимание на том, что в этой экспериментальной технике одиночные фотоны используются для подсчета автокорреляционной функции.

4. Оптическая спектроскопия смешения – этот термин используется, чтобы подчеркнуть очень высокую разрешающую способность техники при определении динамических процессов, которые описывают подвижность макромолекул в растворе. Имеется также и много других названий: спектроскопия флуктуации интенсивности рассеянного света, релеевское уширение и т.д. Мы будем рассматривать все эти названия как синонимы.

В заключение укажем, что иногда употребляемое в литературе название лазерное светорассеяние никак не отражает особенности рассматриваемого метода, и мы его не рекомендуем для использования. Лазер как источник с успехом используется в экспериментах по анализу статической (усредненной по времени) составляющей рассеянного света.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.