Abstract

A technique to record transient vibrational spectra with 0.5-psec resolution is reported. The apparatus is based on seeded optical parametric amplification. A study of the microscopic details of the photodissociation of carboxyhemoglobin is described as an example.

© 1988 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Laubereau, W. Kaiser, Rev. Mod. Phys. 50, 608 (1978).
    [CrossRef]
  2. T. Elsaesser, W. Kaiser, W Lüttke, J. Phys. Chem. 90, 2901 (1986).
    [CrossRef]
  3. T. Elsaesser, W. Kaiser, Chem. Phys. Lett. 128, 231 (1986).
    [CrossRef]
  4. A. Laubereau, M. Stockburger, eds., Time Resolved Vibrational Spectroscopy (Springer-Verlag, Berlin, 1985).
    [CrossRef]
  5. J. A. Kash, S. S. Jha, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 58, 1869 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Chem. Phys. Lett. 139, 491 (1987).
    [CrossRef]
  7. L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
    [CrossRef] [PubMed]
  8. T. M. Jedju, L. Rothberg, Appl. Opt. 27, 615 (1988).
    [CrossRef] [PubMed]
  9. L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
    [CrossRef]
  10. D. S. Moore, S. C. Schmidt, Opt. Lett. 12, 480 (1987).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. J. N. Moore, P. A. Hansen, R. M. Hochstrasser, Chem. Phys. Lett. 138, 110 (1987).
    [CrossRef]
  12. L. Rothberg, T. M. Jedju, R. H. Austin, “Ligand dynamics in the photodissociation of carboxyhemoglobin by subpicosecond transient infrared spectroscopy,” submitted to Phys. Rev. Lett.
  13. T. Bucher, J. Kaspers, Biochim. Biophys. Acta 7, 21 (1947).
    [CrossRef]
  14. L. J. Noe, W. G. Feisert, P. M. Rentzepis, Biophys. J. 25, 455 (1979).
    [CrossRef] [PubMed]
  15. A. H. Reynolds, S. D. Rand, P. M. Rentzepis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 2292 (1981).
    [CrossRef] [PubMed]
  16. J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
    [CrossRef] [PubMed]
  17. J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
    [CrossRef] [PubMed]
  18. J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Opt. Lett. 11, 19 (1987).
    [CrossRef]

1988 (2)

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
[CrossRef]

T. M. Jedju, L. Rothberg, Appl. Opt. 27, 615 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

1987 (5)

D. S. Moore, S. C. Schmidt, Opt. Lett. 12, 480 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Opt. Lett. 11, 19 (1987).
[CrossRef]

J. A. Kash, S. S. Jha, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 58, 1869 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Chem. Phys. Lett. 139, 491 (1987).
[CrossRef]

J. N. Moore, P. A. Hansen, R. M. Hochstrasser, Chem. Phys. Lett. 138, 110 (1987).
[CrossRef]

1986 (3)

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

T. Elsaesser, W. Kaiser, W Lüttke, J. Phys. Chem. 90, 2901 (1986).
[CrossRef]

T. Elsaesser, W. Kaiser, Chem. Phys. Lett. 128, 231 (1986).
[CrossRef]

1983 (1)

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

1982 (1)

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

1981 (1)

A. H. Reynolds, S. D. Rand, P. M. Rentzepis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 2292 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

1979 (1)

L. J. Noe, W. G. Feisert, P. M. Rentzepis, Biophys. J. 25, 455 (1979).
[CrossRef] [PubMed]

1978 (1)

A. Laubereau, W. Kaiser, Rev. Mod. Phys. 50, 608 (1978).
[CrossRef]

1947 (1)

T. Bucher, J. Kaspers, Biochim. Biophys. Acta 7, 21 (1947).
[CrossRef]

Alben, J. O.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Antonetti, A.

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

Astier, R.

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

Austin, R. H.

L. Rothberg, T. M. Jedju, R. H. Austin, “Ligand dynamics in the photodissociation of carboxyhemoglobin by subpicosecond transient infrared spectroscopy,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Baker, G. L.

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
[CrossRef]

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Beece, D.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Bowne, S. F.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Bucher, T.

T. Bucher, J. Kaspers, Biochim. Biophys. Acta 7, 21 (1947).
[CrossRef]

Doster, W.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Eisenstein, L.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Elsaesser, T.

T. Elsaesser, W. Kaiser, Chem. Phys. Lett. 128, 231 (1986).
[CrossRef]

T. Elsaesser, W. Kaiser, W Lüttke, J. Phys. Chem. 90, 2901 (1986).
[CrossRef]

Etemad, S.

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
[CrossRef]

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Feisert, W. G.

L. J. Noe, W. G. Feisert, P. M. Rentzepis, Biophys. J. 25, 455 (1979).
[CrossRef] [PubMed]

Frauenfelder, H.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Glownia, J. H.

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Chem. Phys. Lett. 139, 491 (1987).
[CrossRef]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Opt. Lett. 11, 19 (1987).
[CrossRef]

Good, D.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Hansen, P. A.

J. N. Moore, P. A. Hansen, R. M. Hochstrasser, Chem. Phys. Lett. 138, 110 (1987).
[CrossRef]

Hochstrasser, R. M.

J. N. Moore, P. A. Hansen, R. M. Hochstrasser, Chem. Phys. Lett. 138, 110 (1987).
[CrossRef]

Jedju, T. M.

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
[CrossRef]

T. M. Jedju, L. Rothberg, Appl. Opt. 27, 615 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

L. Rothberg, T. M. Jedju, R. H. Austin, “Ligand dynamics in the photodissociation of carboxyhemoglobin by subpicosecond transient infrared spectroscopy,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Jha, S. S.

J. A. Kash, S. S. Jha, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 58, 1869 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Kaiser, W.

T. Elsaesser, W. Kaiser, W Lüttke, J. Phys. Chem. 90, 2901 (1986).
[CrossRef]

T. Elsaesser, W. Kaiser, Chem. Phys. Lett. 128, 231 (1986).
[CrossRef]

A. Laubereau, W. Kaiser, Rev. Mod. Phys. 50, 608 (1978).
[CrossRef]

Kash, J. A.

J. A. Kash, S. S. Jha, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 58, 1869 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Kaspers, J.

T. Bucher, J. Kaspers, Biochim. Biophys. Acta 7, 21 (1947).
[CrossRef]

Laubereau, A.

A. Laubereau, W. Kaiser, Rev. Mod. Phys. 50, 608 (1978).
[CrossRef]

Lecarpentier, Y.

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

Lüttke, W

T. Elsaesser, W. Kaiser, W Lüttke, J. Phys. Chem. 90, 2901 (1986).
[CrossRef]

Marden, M. C.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Martin, J. L.

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

McDonald, J. D.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Migus, A.

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

Misewich, J.

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Opt. Lett. 11, 19 (1987).
[CrossRef]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Chem. Phys. Lett. 139, 491 (1987).
[CrossRef]

Moh, P. P.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Moore, D. S.

Moore, J. N.

J. N. Moore, P. A. Hansen, R. M. Hochstrasser, Chem. Phys. Lett. 138, 110 (1987).
[CrossRef]

Noe, L. J.

L. J. Noe, W. G. Feisert, P. M. Rentzepis, Biophys. J. 25, 455 (1979).
[CrossRef] [PubMed]

Poyart, C.

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

Rand, S. D.

A. H. Reynolds, S. D. Rand, P. M. Rentzepis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 2292 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

Reinisch, L.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Rentzepis, P. M.

A. H. Reynolds, S. D. Rand, P. M. Rentzepis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 2292 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

L. J. Noe, W. G. Feisert, P. M. Rentzepis, Biophys. J. 25, 455 (1979).
[CrossRef] [PubMed]

Reynolds, A. H.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

A. H. Reynolds, S. D. Rand, P. M. Rentzepis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 2292 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

Rothberg, L.

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
[CrossRef]

T. M. Jedju, L. Rothberg, Appl. Opt. 27, 615 (1988).
[CrossRef] [PubMed]

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

L. Rothberg, T. M. Jedju, R. H. Austin, “Ligand dynamics in the photodissociation of carboxyhemoglobin by subpicosecond transient infrared spectroscopy,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Schmidt, S. C.

Shyamsunder, E.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Sorokin, P. P.

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Chem. Phys. Lett. 139, 491 (1987).
[CrossRef]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Opt. Lett. 11, 19 (1987).
[CrossRef]

Tsang, J. C.

J. A. Kash, S. S. Jha, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 58, 1869 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

Yue, K. T.

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Opt. (1)

Biochim. Biophys. Acta (1)

T. Bucher, J. Kaspers, Biochim. Biophys. Acta 7, 21 (1947).
[CrossRef]

Biophys. J. (1)

L. J. Noe, W. G. Feisert, P. M. Rentzepis, Biophys. J. 25, 455 (1979).
[CrossRef] [PubMed]

Chem. Phys. Lett. (3)

T. Elsaesser, W. Kaiser, Chem. Phys. Lett. 128, 231 (1986).
[CrossRef]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Chem. Phys. Lett. 139, 491 (1987).
[CrossRef]

J. N. Moore, P. A. Hansen, R. M. Hochstrasser, Chem. Phys. Lett. 138, 110 (1987).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, IEEE J. Quantum Electron. QE-24, 311 (1988).
[CrossRef]

J. Phys. Chem. (1)

T. Elsaesser, W. Kaiser, W Lüttke, J. Phys. Chem. 90, 2901 (1986).
[CrossRef]

Opt. Lett. (2)

D. S. Moore, S. C. Schmidt, Opt. Lett. 12, 480 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

J. H. Glownia, J. Misewich, P. P. Sorokin, Opt. Lett. 11, 19 (1987).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

J. A. Kash, S. S. Jha, J. C. Tsang, Phys. Rev. Lett. 58, 1869 (1987).
[CrossRef] [PubMed]

L. Rothberg, T. M. Jedju, S. Etemad, G. L. Baker, Phys. Rev. Lett. 57, 3229 (1986).
[CrossRef] [PubMed]

Proc. Natl. Acad. Sci. USA (3)

A. H. Reynolds, S. D. Rand, P. M. Rentzepis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 2292 (1981).
[CrossRef] [PubMed]

J. L. Martin, A. Migus, C. Poyart, Y. Lecarpentier, R. Astier, A. Antonetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 173 (1983).
[CrossRef] [PubMed]

J. O. Alben, D. Beece, S. F. Bowne, W. Doster, L. Eisenstein, H. Frauenfelder, D. Good, J. D. McDonald, M. C. Marden, P. P. Moh, L. Reinisch, A. H. Reynolds, E. Shyamsunder, K. T. Yue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 3744 (1982).
[CrossRef] [PubMed]

Rev. Mod. Phys. (1)

A. Laubereau, W. Kaiser, Rev. Mod. Phys. 50, 608 (1978).
[CrossRef]

Other (2)

A. Laubereau, M. Stockburger, eds., Time Resolved Vibrational Spectroscopy (Springer-Verlag, Berlin, 1985).
[CrossRef]

L. Rothberg, T. M. Jedju, R. H. Austin, “Ligand dynamics in the photodissociation of carboxyhemoglobin by subpicosecond transient infrared spectroscopy,” submitted to Phys. Rev. Lett.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (5)

Fig. 1
Fig. 1

Block diagram of time-resolved vibrational spectroscopy apparatus. D, dichroic beam combiner; F, infrared filter; S, sample.

Fig. 2
Fig. 2

(a) Infrared spectrum of HbCO as recorded by a Fourier-transform infrared apparatus with 4-cm−1 resolution. (b) The same spectrum recorded on our apparatus. The observed asymmetry is due to variation of the infrared generation efficiency with wavelength.

Fig. 3
Fig. 3

Circles indicate transient bleaching of the 1952-cm−1 band of HbCO after 585-nm excitation. Squares indicate transient free-carrier absorption in Si using the same apparatus.

Fig. 4
Fig. 4

Transient difference spectrum of HbCO at 1 psec after 585-nm excitation. Error bars are standard deviations of the data.

Fig. 5
Fig. 5

Transient dynamics for 2009-cm−1 probe. Squares are the data, the dashed line indicates the instrument response as determined from data like those of Fig. 3, and the dotted line is a 2-psec exponential decay for reference.

Metrics