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Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Columbus 2010 MICROWAVE SPECTROSCOPY.

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1 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Columbus 2010 MICROWAVE SPECTROSCOPY OF ALKALOIDS: THE CONFORMATIONAL SHAPES OF NICOTINE Jens-Uwe Grabow, Santiago Mata, Juan Carlos López, I. Pena, C. Cabezas, Susanna Blanco, Jóse Luis Alonso Departamento de Química-Física y Química-Inorgánica Universidad de Valladolid Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie

2 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Rotational Spectra: Unambiguous Fingerprint Sevoflurane A. Lesarri, A. Vega-Toribio, R. D. Suenram, D. J. Brugh, J.-U. Grabow, Phys.Chem.Chem.Phys., in press(2010).

3 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Large Species/Multiple Conformers: Challenging Identification of Fingerprints Enflurane

4 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Coaxial oriented Beam-Resonator Arrangement (COBRA): molecular excitation t MW pulse 1μs before excitation pulse: dipole moments cancel single particle, Schrödinger equation: ensemble properties, von Neumann equation wavefunction density matrix J.-U. Grabow, W. Stahl, Z. Naturforsch. 45a, 1043 (1990). density matrix:

5 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien molecular interaction with radiation short stimulus Density Matrix formalism (no) coherence: thermal population: EbEb EaEa many two-level systems coherence: population equillibration: π/2 pulse

6 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Coaxial oriented Beam-Resonator Arrangement (COBRA): molecular response E t T = 100μs MW signal after excitation pulse:oscillating macroscopic dipole moment Fourier Transform Frequency Domain, Spectrum Time Domain, FID U. Andresen, H. Dreizler, J.-U. Grabow, W. Stahl, Rev.Sci.Instrum. 61, 3694 (1990). J.-U. Grabow, W. Stahl, H. Dreizler, Rev.Sci.Instrum. 67, 4072 (1996).

7 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Columbus 2010 coaxially oriented beam resonator arrangement (COBRA) FTMW-Spectrometer

8 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien COBRA FT-MW Spectrometer Hannover J.-U. Grabow, W. Stahl, H. Dreizler, Rev. Sci. Instr. 67 (1996) FWHM: 3 kHz bandwidth: < 1 MHz range: GHz 10mW…200mW

9 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Columbus 2010 molecular interaction with radiation fast passage Density Matrix formalism (no) coherence: thermal population: EbEb EaEa many two-level systems coherence: population equillibration: π/2 pulse

10 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien IMPACT FT-MW Valladolid Inphase/Quadraturephase-Modulation-Passage Acquired-Coherence-Technique 1W…20W

11 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Inphase/Quadraturephase-Modulation-Passage Acquired-Coherence-Technique (IMPACT) FTMW - Spectrometer

12 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Inphase/Quadraturephase-Modulation-Passage Acquired-Coherence-Technique (IMPACT) FTMW - Spectrometer Computer Pulse Sequence Generation Arbitrary Waveform Generation Digitizer HF electronics

13 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien IMPACT FT-MW Spectrometer first-day spectral examples

14 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Nicotine: Two Conformations

15 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien IMPACT FT-MW Spectrometer The alkaloid nicotine

16 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Nicotine: Two Conformations

17 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien IMPACT FT-MW Spectrometer field focussing reflector / coaxial LASER ablation LASER

18 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien IMPACT FT-MW Spectrometer / LASER ablation amino acid proline: first results

19 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A Columbus 2010.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien IMPACT FT-MW Spectrometer Inphase/Quadraturephase-Modulation-Passage Acquired-Coherence-Technique targeted resolution: FWHM: ~3 kHz bandwidth: 1 GHz (x n) range: GHz 1W…20W

20 Institut für Physikalische Chemie & Elektrochemie, Lehrgebiet A.ppt Zentrum für Festkörperchemie & Neue Materialien Columbus 2010 Acknowledgement Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Land Niedersachsen Ministerio de Ciencia e Innovacion Junta de Castilla y Leon Wolfgang Rogge Feinmechanikwerkstatt Institut für Physikalische Chemie


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