引言
電場對光譜的影響被稱為斯塔克效應或電致色變效應，它已在電子斯塔克光譜學中得到廣泛利用。類似的效果也可以在振動光譜中觀察到，即電場會擾動化學鍵振動模式的基態和激發態，從而導致其吸收能發生轉移，該效應被稱為振動斯塔克效應（VSE），并被應用于蛋白質和其他生物系統、電界面、溶質-溶劑相互作用等研究中。VSE可以幫助我們在分子水平上深入了解材料的靜電性質，這在生物學，化學和材料科學領域中是具有普遍意義的重要話題。具體來講，它能夠幫助我們理解電場在化學鍵非諧性，材料中的能帶結構，鍵合和催化過程以及酶的過渡態穩定化等研究中的影響，而這在蛋白質設計和蛋白質工程及其在生物催化中的應用非常重要。
振動斯塔克光譜（VSS）是一種直接測量凝聚態物相VSE的實驗方法，它可以定量給出振動模式對外部電場的敏感性，并用斯塔克調諧率來表示，單位是cm-1/(MV/cm)。一般情況下中紅外波段的VSS譜可以通過傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）測得。然而，FTIR光譜儀所使用的紅外光源一般亮度較低，再考慮到VSS信號的低靈敏度和冷凍樣品的各向同性等因素，要得到一個較好的VSS光譜，通常需要較長的測量時間，而電場的長時間施加無疑會增加樣品介電擊穿的幾率。
新動態
幸運的是，近期IRsweep公司及斯坦福大學Jacek Kozuch團隊利用微秒時間分辨超靈敏雙光梳紅外光譜儀-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）成功克服了這一問題[1]。他們利用雙光梳光譜儀測量了氟苯的斯塔克光譜，并發現在測量時間縮短250倍的情況下，DSC方法仍可獲得與FTIR方法相媲美的定性和定量數據。對氟苯的斯塔克調諧率估算結果顯示，DCS方法測得數值（（0.81±0.09）cm-1/（MV / cm））和之前報道測量數值0.84 cm-1/（MV / cm）相吻合，并且相較傳統FTIR方法測得數值（（0.89±0.15）cm-1/（MV / cm））更加。更進一步，在數據信噪比（SNR）方面，DCS表現也更勝一籌。該應用成功證明IRis-F1雙光梳光譜儀所用的DSC技術可以通過其高速、短時和高亮度的特點將振動斯塔克光譜的應用領域加以拓展，并且其0.328cm-1的譜采樣率相較于傳統FTIR也更具優勢。
圖文導讀
圖1：雙梳光譜儀（Dual-comb spectrometer, DCS）配置圖
圖2：振動斯塔克效應電場觸發示意圖和測量參數
圖3：主要測量結果：DSC方法在1.536 s的測量時間下得到了與FTIR方法384 s測量時間相一致的結果，估算出的塔克調諧率也與之前報道相一致
相關參考
2. 微秒時間分辨超靈敏紅外光譜儀：http://www.qd-china.com/products2.aspx?id=471
