Измерение - дихроизм
Cтраница 3
Однако это условие соблюдается редко, поскольку для большинства волокон при прохождении через них света наблюдается двулучепреломление. Небольшие отклонения светового луча не оказывают большого влияния на результаты измерения. Разница в показателях преломления особенно сказывается на измерении дихроизма. Потери, связанные со светорассеянием в многослойных системах, по-разному влияют на интенсивности параллельной и перпендикулярной компонент полос. Многократное рассеяние вызывает частичную деполяризацию, и, следовательно, на собственный дихроизм системы накладывается так называемый дихроизм формы. От него частично можно избавиться, так как в отличие ог спектра поглощения дихроизм формы очень мало чувствителен к изменениям длины волны [460] и в основном вносит вклад в дихроизм фона. [31]
Оказывается, однако, что одинаковые эллипсоиды могут быть получены для различных типов ориентации. Поэтому измерение дихроизма только для одной полосы поглощения в общем случае не позволяет различать эти типы ориентации. Выбор тех или иных распределений основан не только на измерении дихроизма нескольких полос, но и на данных рентгеновской и электронной дифракций. Большинство функций ориентации, которые можно использовать для интерпретации данных по дихроизму, рассмотрено Фрезером ( Fraser, см. [ 70, гл. [32]
Они использовали шесть пластин хлористого серебра слегка клинообразной формы, расположив их веерообразно, а не параллельно. При этом наблюдается только небольшое ослабление интенсивности падающего света. Недостаточно полная поляризация ( несколько процентов) приводит к ошибкам при измерении дихроизма. В разделе 2Г мы рассмотрим вопрос о методах исправления таких ошибок. Необходимо учитывать еще один эффект - частичную поляризацию света самим спектрометром. Такая поляризация обусловлена отражениями различных зеркал и особенно поверхностью призмы. Степень приборной поляризации ( электрический вектор луча параллелен щели ] составляет приблизительно 15 - 20 / о для приборов однократного прохождения и увеличивается вдвое в приборах двухкратного прохождения. [33]
 |
Принципы действия поляризатора из пластин хлористого серебра ( показаны две пластины. [34] |
Они использовали шесть пластин хлористого серебра слегка клинообразной формы, расположив их веерообразно, а не параллельно. При этом наблюдается только небольшое ослабление интенсивности падающего света. Недостаточно полная поляризация ( несколько процентов) приводит к ошибкам при измерении дихроизма. В разделе 2Г мы рассмотрим вопрос о методах исправления таких ошибок. Необходимо учитывать еще один эффект - частичную поляризацию света самим спектрометром. Такая поляризация обусловлена отражениями различных зеркал и особенно поверхностью призмы. Степень приборной поляризации ( электрический вектор луча параллелен щели) составляет приблизительно 15 - 20 % для приборов однократного прохождения и увеличивается вдвое в приборах двухкратного прохождения. [35]
К сожалению, с помощью инфракрасной спектроскопии не удается исследовать самый интересный объект - растворимые глобулярные белки. Во-первых, мешает сам растворитель - вода, имеющий мощное поглощение в широкой области спектра. Во-вторых, мы лишены возможности создать хорошо ориентированный образец, а без измерения дихроизма невозможно получить надежную информацию о структуре упорядоченных областей белка. [36]
Из изложенного выше ясно, что уравнение Моффита является приближенной формой модифицированного двухчленного уравнения Друде. Так как для получения последнего не требуется предположения о расщеплении полос поглощения, связанных с переходом л - - я, успех уравнения Моффита при описании данных по ДОВ не может служить подтверждением этого предположения. В связи с этим желательно пересмотреть интерпретацию полос поглощения в далекой ультрафиолетовой области спектра [35, 36] и измерений линейного дихроизма [37], которые в прошлом рассматривались как подтверждающие наличие такого расщепления, и распространить эти измерения на другие пептидные системы. [37]
Исследуемую кристаллическую пластинку нужно вырезать перпендикулярно одной из оптических осей кристалла, иначе может возникнуть эллиптическая поляризация, и наблюдаемый дихроизм будет зависеть от толщины образца. С осторожностью следует подходить и к толкованию измеренного на опыте дихроизма. Даже для характеристических колебаний ( таких, как валентные колебания N - Н или С О) измерение дихроизма указывает лишь направление переходного момента, тогда как обычно желательно знать ориентацию связи. Переходный момент и связь могут не быть параллельными из-за возмущений в результате взаимодействия с колебаниями кристаллической решетки или в результате внутримолекулярных взаимодействий данной группы с другими частями молекулы. Возмущения первого типа можно устранить, исследуя малые примеси изучаемого вещества в смешанных кристаллах, как описано в разд. Однако такой прием был использован только в немногих случаях. [38]
Уменьшение вязкости нейтральных растворов дезоксирибонукле-атов натрия при добавлении солей [221-223] может быть следствием экранирования заряженных фосфатных групп, что вызывает более сильное скручивание молекулы; кроме того, при этом, по-видимому, происходит небольшое сжатие всей двойной спирали. На основании изменений вязкости при очень низких скоростях сдвига [225] ( что позволяет экстраполяцию к нулевому сдвигу) и изменений двойного лучепреломления в потоке с изменением ионной силы [226] была высказана противоположная точка зрения. Однако результаты многих из этих ранних исследований недостоверны, так как для работы использовалась ДНК, по крайней мере частично денатурированная при растворении ее в бессолевых средах. Изучение светорассеяния [227, 228], измерение дихроизма [210] и характеристической вязкости нативной ДНК в 10 - 3тИи 0 2 М растворах хлористого натрия [210] подтверждает тот факт, что ДНК может деформироваться, но уменьшение длины молекулы с увеличением ионной силы довольно мало и не сравнимо с тем, которое наблюдается у типичных полиэлектролитов или у денатурированной ДНК. В самом деле, из многих опытов могут быть рассчитаны изменения в гидратации двухспиральной ДНК при различных значениях ионной силы. Кривые изменения вязкости показывают, что зависящие от концентрации взаимодействия проявляются более резко при более низких значениях ионной силы. Остаточные взаимодействия, проявляющиеся в 1 М растворе хлористого натрия, по-видимому, являются результатом действия гидродинамических факторов, связанных с гибкостью структуры. В растворах с более низкой ионной силой также существенно возрастает радиус вращения молекулы. [39]
Чарни [ 321 исследовал влияние на измеряемое поляризационное отношение различных эффектов, приводящих к неполной поляризации ( в том числе поляризационный эффект призмы), и пришел к выводу, что это отношение может в три раза и более отличаться от истинного. Поляризатор с шестью пленками из хлористого серебра, который он использовал, по-видимому, должен был иметь значительно меньшую эффективность, чем это указывается для других пропускающих поляризаторов. Однако фактор пропускания ( измеренный), который приводится автором для перпендикулярной составляющей излучения, равняется 0 067, что соответствует поляризации на 87 % ( ср. Несомненно, что все измерения дихроизма, когда-либо выполненные с пропускающими поляризаторами, имели значительно меньшую, чем эта, ошибку, обусловленную неполной поляризацией. Вообще в случае спектров кристаллов вполне обычным является то, что для сильных полос пропускание при одном из положений поляризатора бывает настолько близко к нулю, насколько это позволяет измерить прибор. [40]
Результаты других работ указывают, что в диапазоне 300 С Та 400 С величина анизотропии наклонного падения уменьшается. Предполагают, что причиной этого является увеличение подвижности атомов при более высокой температуре подложки, вследствие чего происходит заполнение пустот и исчезновение геометрических неоднород-ностей. Иначе говоря, при более высоких значениях Т баланс цепочка - столбик сдвигается в сторону столбиков. Такая интерпретация также подтверждается хорошим соответствием с измерениями дихроизма. [42]
Молекулы прямых красителей для хлопка бензидинового ряда обладают плоской удлиненной структурой, и дихроизм волокон, окрашенных такими красителями, показывает, что молекулы красителя, вероятно, расположены длинной осью параллельно длинной оси цепей целлюлозы 40 - 41 - 42 хотя молекулы красителя, по-видимому, диффундируют в волокно только перпендикулярно, а не параллельно к оси волокна. Это следует из опытов, в которых волокна были погружены в гидрофобную среду так, что концы волокон соприкасались с раствором красителя. Далее, целлюлозные волокна, окрашенные иодом или наполненные коллоидальными отложениями золота и серебра, также обладают дихроизмом. Степень ориентации молекул в целлюлозе была определена на основании измерения дихроизма. Скорость крашения вискозы возрастает с увеличением активной поверхности и уменьшается с ростом степени ориентации. Ориентация молекул целлюлозы в вискозном шелке влияет на скорость крашения и на смещение равновесия. [43]
Молекулы прямых красителей для хлопка бензидинового ряда обладают плоской удлиненной структурой, и дихроизм волокон, окрашенных такими красителями, показывает, что молекулы красителя, вероятно, расположены длинной осью параллельно длинной оси цепей целлюлозы 40 - 41 - 42 хотя молекулы красителя, по-видимому, диффундируют в волокно только перпендикулярно, а не параллельно к оси волокна. Это следует из опытов, в которых волокна были погружены в гидрофобную среду так, что концы волокон соприкасались с раствором красителя. Далее, целлюлозные волокна, окрашенные иодом или наполненные коллоидальными отложениями золота и серебра, также обладают дихроизмом. Степень ориентации молекул в целлюлозе была определена на основании измерения дихроизма. Скорость крашения вискозы возрастает с увеличением активной поверхности и уменьшается с ростом степени ориентации. Ориентация молекул целлюлозы в вискозном шелке влияет на скорость крашения и на смещение равновесия. [44]
Следующим и пока что последним шагом к улучшению модели, лежащей в основе интерпретации спектров полимеров, является последовательный учет тех взаимодействий между соседними полимерными цепями, которые приводят к образованию кристаллитов. С этим связано изменение ( понижение) симметрии включенных во взаимодействие групп атомов. Понижение симметрии может привести одновременно к появлению запрещенных раньше колебаний. Вследствие этого для каждого движения имеются два колебания с различными частотами. Чтобы рассмотреть этот эффект подробно, требуются очень сложные вычисления, которые сильно упрощаются при измерении дихроизма. В аморфных веществах все фазовые соотношения для колебаний одинаковых химических групп исчезают. Это вызывает такое же усложнение спектра, как поворотная изомерия малых молекул. Однако не всегда эти эффекты проявляются очень отчетливо, поэтому кажется, что и в аморфных полимерах ( согласно рентгенографическим данным) в небольших областях всегда остается определенный порядок, который ведет к фазовым соотношениям, подобным вышеописанным; в результате многие колебания становятся неактивными. [45]
Страницы: 1 2 3 4