Spectroscopie diélectrique

La spectroscopie diélectrique est un type de spectroscopie d'impédance qui mesure les propriétés diélectriques d'un système en fonction de la fréquence. L'inducteur externe agit l'un sur l'autre avec le moment dipolaire de l'échantillon qui est exprimé en tant que sa constante diélectrique.

La spectroscopie diélectrique peut également être employée pour caractériser les systèmes électrochimiques en mesurant l'impédance du système. L'impédance est l'opposition à un flux de courant alternatif.

La spectroscopie diélectrique peut se servir d'un certain nombre de mécanismes, selon la réaction du système à l'inducteur appliqué. Quand un inducteur est appliqué à un atome neutre, il déplace la densité d'électrons de l'atome. C'est polarisation électronique appelée. D'autres mécanismes qui peuvent être utilisés pour la mesure sont polarisation atomique, relaxation de doublet, relaxation ionique, et relaxation diélectrique.

Microplate de laboratoire disponible pour le relevé de spectroscopie. Crédit d

 

 

Microplate de laboratoire disponible pour le relevé de spectroscopie. Crédit d'image : Schlyx/Shutterstock

Utilisations pour la spectroscopie diélectrique

La spectroscopie diélectrique est employée considérable dans l'étude des surfaces et des couches, et en trouvant la corrosion. La spectroscopie de relaxation diélectrique (DRS) est utilisée généralement pour étudier des surfaces. La relaxation diélectrique est provoquée par le mouvement des doublets et des charges électriques sous un inducteur alternatif appliqué. Ces mécanismes tendent à être relativement lents. Dans un type d'application, le jeu rouleau-tambour est employé pour observer la dynamique moléculaire de petits échantillons de polymère de volume et de couches unitaires auto-montées. La technique peut trouver des mouvements tels que des réorientations et des rotations des molécules dans l'échantillon. Des électrodes d'Interdigitated (IDEs) sont utilisées pour effectuer les mesures.

Un autre exemple d'une application de jeu rouleau-tambour est une étude des solutions aqueuses de KCl et de CsCl. L'étude a donné des analyses neuves dans l'interaction des électrolytes avec le solvant. Les spectres ont montré une diminution de temps de relaxation de la volume-eau avec l'augmentation des concentrations des électrolytes, et étaient proportionnels à la densité de surface-charge du cation.

Structure de l'eau

Dans une autre étude de la dynamique de l'eau, la spectroscopie diélectrique a été employée pour mesurer les constantes diélectriques des solutions de glucose de 0,5 gigahertz et 12 THz. L'analyse des spectres donnants droit a prouvé qu'hydraté arrosez les molécules environnantes de glucose se comporte dans une dispersion mono-modale de relaxational avec 2 ou 3 fois de relaxation plus lentes de périodes que l'eau en vrac imperturbée et avec un numéro d'hydratation environ de 20. Les spectres ont également indiqué la présence de l'autre substance de l'eau avec les structures hydrogène-métallisées tétraédriques déformées de l'eau, et des augmentations de la proportion relative de molécules d'eau non-hydrogène-métallisées. Ils ont conclu que des liaisons hydrogènes de destructure de corps dissous de saccharide.

Mouvement de protéine

La spectroscopie diélectrique peut également répondre à des questions au sujet des mouvements d'inférieur-amplitude des protéines. Ces modes vibratoires se produisent la picoseconde à l'échelle de temps de nanoseconde. Dans une étude, un spectromètre diélectrique a été utilisé pour mesurer la réaction des solutions de lysozyme sur une gamme de 65 à 700 gigahertz. Ils ont constaté que chaque molécule de lysozyme est entourée par une couche de molécules d'eau qui se comportent comme si ils sont une partie intégrante de la protéine. Modèles de calcul de la dynamique de la protéine mauvais avec les résultats expérimentaux.

La spectroscopie diélectrique a également des applications en santé des personnes et médicament, où on le connaît en tant qu'analyse bioelectrical d'impédance. Elle est la plus connue comme méthode pour mesurer la composition corporelle, y compris l'eau au corps entier et la masse grasse libre.

Sources

  1. Spectroscopie de relaxation diélectrique, https://www.physics.ncsu.edu/clarke/research/ds.html
  2. Spectroscopie diélectrique des solutions aqueuses de KCl et de CsCl, https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp026429p
  3. Spectroscopie diélectrique des protéines comme test expérimental quantitatif des modèles de calcul de leurs mouvements harmoniques basse fréquence, https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja200566u
  4. Spectroscopie diélectrique à bande large de solution aqueuse de glucose : analyse de la condition d'hydratation et du réseau de liaison hydrogène, https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4922482?journalCode=jcp

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Catherine Shaffer

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Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer is a freelance science and health writer from Michigan. She has written for a wide variety of trade and consumer publications on life sciences topics, particularly in the area of drug discovery and development. She holds a Ph.D. in Biological Chemistry and began her career as a laboratory researcher before transitioning to science writing. She also writes and publishes fiction, and in her free time enjoys yoga, biking, and taking care of her pets.

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