通过相频生成振动光谱揭示聚合物和生物大分子的界面分子级结构

总和频率生成振动光谱用于研究具有界面选择性的接口。然而，当存在另一个接口时，菲涅尔系数方法可以帮助解决干扰效应。SFG的主要优点是面间选择性和亚层灵敏度。

这种非侵入性光学技术适用于投资各种接口，如固体-液体、固实、液-液体、固气和液-气接口。我们建议初学者在光学和SFG专家的帮助下，进行大量的SFG系统操作练习。没有快捷方式。

SFG尚未被公认为强大的技术，因此我们希望吸引更多的受众兴趣，并鼓励更多的研究人员应用这种技术。首先，在无水乙醇中，通过聚-2-羟基乙基甲基丙烯酸酯或PHEMA的重量溶液，准备约5毫的2%或4%。在使用前三天将解决方案留在实验室中。

接下来，在分析级无水甲苯中浸泡四个红外级氟化钙右角棱镜至少12小时。然后将棱镜浸入30毫升乙醇中，用脱脂棉布擦拭表面约10分钟。用超纯水冲洗棱镜两分钟，然后用氮气干燥。

接下来，将棱镜放在氧气等离子体清洁剂中，然后疏散腔室。用氧气等离子体治疗棱镜四分钟，并把它们放在室内，直到使用。薄膜制备应在血浆处理后一小时内进行。

本研究根据Fresnal系数模型的计算结果，选择性地检测阻隔界面，对于选择合适的薄膜厚度具有十分重要的意义。准备准备 PHEMA 薄膜时，在旋转涂布器上将棱镜支架上固定一个干净的棱镜，并在棱镜中涂抹一滴 PHEMA 乙醇溶液。以 1，500 RPM 的速度运行旋转涂布机一分钟，准备 PHEMA 薄膜。

用 PHEMA 以相同方式涂上额外的等离子处理棱镜。将薄膜在真空烤箱中加热至 80 摄氏度，至少 10 小时。为了执行实验，PHEMA 涂层的棱镜面在去ion化水中。

等待 10 到 20 分钟，然后用一些频率生成光谱评估水和棱镜界面的界面PHEMA结构。操作 FGS 系统时，不要让光束直接进入您的眼睛。开始准备丝纤维素溶液加热三升0.02摩尔水化碳酸钠煮沸。

煮7.5克邦比克斯莫里蚕在这个解决方案，同时搅拌30分钟。将纤维物质转移到一个干净的容器中，在两到三升去压水中搅拌8至10分钟，三次洗去不需要的丝酸分子。在60摄氏度的真空烤箱中干燥纤维物质至少15小时。

接下来，将一克干、脱胶的丝纤维素溶解在四毫度9.3摩尔水化溴化锂中。在 60 摄氏度下搅拌溶液两小时。然后将丝纤维素溶液放在 3，500 道尔顿透析袋中。

将溶液对一升去化水进行三天，每天更换三次。透析完成后，将丝纤维素溶液储存在四摄氏度。接下来，使用前面描述的方法清洁氟化钙棱镜，并涂上重量为 3.5% 的薄聚苯乙烯薄膜（重量聚苯乙烯溶液）。

将聚苯乙烯涂层棱镜与丝纤维素溶液接触，并检查聚苯乙烯丝纤维素与SFG光谱的界面。为了开始制备寡核苷酸双面体，在0.5毫微的超纯水中溶解10纳米分子的适当单链寡核苷酸。对免费的寡核苷酸也这样做。

结合解决方案，获得每毫升10纳米摩尔双工寡核苷酸溶液。然后结合两毫克的 DPPC、两毫克的脱化 DPPC 和一毫升氯仿，获得脂质溶液。接下来，清洁和血浆治疗氟化钙棱镜，如前面所述。

将这个棱镜连接到朗穆尔-布洛吉特槽的样品上。用去维化的水填充槽，以每分钟一毫米的速度将棱镜的一面放入槽中。将几微升脂溶液注入水面，等待表面压力稳定在每米约12毫微吨。

然后开始以每分钟五毫米的速度压缩脂质单层。当表面压力达到每米34毫纽顿时，棱镜以每分钟1毫米的速度从低谷中抬起。接下来，以1至100摩尔的比例准备500微升的双相寡核苷酸溶液和脂质溶液的混合物。

然后用圆柱形聚四氟乙烯容器更换朗穆尔-布洛杰特槽，该容器内装满了去维化水。将寡核苷酸脂混合物注入水中，直到表面压力达到每米34毫微吨。将棱镜的脂质单层涂层面与脂质寡核苷酸混合物接触，形成最终样品。

使用FSG光谱评估奇性水振动信号。在第一个示例中，PHEMA 水凝胶与氟化钙棱镜之间的界面显示了 SFG 光谱中明显的锐峰。这是由于氟化钙和水凝胶之间的平滑界面。

水凝胶与周围水的界面具有更宽、强度较小的特点，因为水分子可以扩散到水凝胶的大部分中。在这里，当丝纤维素浓度高于临界重叠浓度时，在溶液聚苯乙烯界面上确实检测到了奇性二级结构，除非甲醇被添加为诱导剂。在临界重叠浓度以下，即使没有添加甲醇，也检测到奇性SFG信号，表明在溶液聚苯乙烯界面上形成无辅助的有序二级结构。

在双面寡核苷酸锚定脂双层样品中，钙离子浓度变化对手性水信号没有显著影响，而手性水信号主要对应于小槽中手性脊柱后期的水化。相比之下，钙浓度强影响阿奇拉尔水信号，主要对应于双面链和双层周围的水层。总之，水层的手性脊椎可以保护寡核苷酸免受钙离子的污染。

计算菲涅尔系数并选择适当的薄膜厚度可以解决干扰问题。如果多反射和折射被认为是正确的电场分布在接口可以调整。有其他方法可用于准备具有所需厚度的薄膜，如步进涂层和化学气相沉积。

检测与粘附、摩擦、摩擦和其他特性相关的表面和面间结构可以帮助研究人员了解底层机制并开发新的功能材料。此方法也可以应用于需要调查不同接口的其他系统。但是，您希望光束传播的介质必须是透明的。