Anisotropic terahertz microspectroscopy
अनिसोट्रोपिक टेराहर्ट्ज माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी (ए. टी. एम.) एक स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीक है जिसमें एक अनिसोट्रोपिक सामग्री में आणविक कंपन की जांच टेराहर्ट्ज विकिरण की छोटी स्पंदों के साथ की जाती है जिसका विद्युत क्षेत्र सामग्री की सतह के समानांतर रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होता है। एकल क्रिस्टल सुक्रोज, फ्रुक्टोज, ऑक्सालिक एसिड और आणविक प्रोटीन क्रिस्टल से जुड़े अध्ययनों में तकनीक का प्रदर्शन किया गया है जिसमें आणविक कंपन का स्थानिक अभिविन्यास दिलचस्प है। व्याख्या जब प्रकाश की संचरण किरण का विद्युत क्षेत्र अपने संचरण की दिशा के लंबवत दिशा में दोलन करता है, तो इसे ध्रुवीकृत अनुप्रस्थ तरंग कहा जाता है। अनुप्रस्थ तल में एक विशेष कोण तक सीमित विद्युत क्षेत्र वाले प्रकाश को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत कहा जाता है। जब रैखिक रूप से ध्रुवीकृत प्रकाश को एक समस्थानिक सामग्री के माध्यम से प्रेषित किया जाता है-एक ऐसी सामग्री जो सभी स्थानिक दिशाओं में समान भौतिक गुणों को प्रदर्शित करती है-ध्रुवीकृत प्रकाश के सभी कोणों के लिए मापने पर सामग्री द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा समान होती है। परिणामस्वरूप अवशोषण स्पेक्ट्रम ध्रुवीकरण कोण के एक कार्य के रूप में लक्षणहीन है। एक पदार्थ जिसे अनिसोट्रोपिक कहा जाता है, विभिन्न स्थानिक दिशाओं में अवशोषण, अपवर्तक सूचकांक, चालकता आदि जैसे विभिन्न भौतिक गुणों को प्रदर्शित करता है। इस प्रकार, जब प्रकाश की एक रैखिक ध्रुवीकृत किरण को एक अनिसोट्रोपिक सामग्री के माध्यम से पारित किया जाता है और ध्रुवीकरण के विभिन्न कोणों के लिए मापा जाता है, तो विभिन्न ध्रुवीकरण कोणों के लिए प्रकाश का अवशोषण अलग होता है। परिणामी अवशोषण स्पेक्ट्रम अवशोषण की अलग-अलग डिग्री प्रदर्शित करता है जो अनिसोट्रोपी की सामग्री डिग्री के अनुरूप है। जब प्रकाश की एक ध्रुवीकृत टीएचजेड किरण को एक अनिसोट्रोपिक सामग्री के माध्यम से प्रेषित किया जाता है, तो परिणामी अवशोषण स्पेक्ट्रम अवशोषण की अलग-अलग डिग्री प्रदर्शित करता है जो सामग्री की अनिसोट्रोपी के अनुरूप होता है। यदि किसी विशेष टीएचजेड ध्रुवीकरण कोण पर टीएचजेड स्पेक्ट्रम (लगभग 0.3 से 3 टीएचजेड के बीच) में विभिन्न आवृत्तियों पर माप किए जाते हैं, तो परिणामी अवशोषण स्पेक्ट्रम भी आवृत्ति के साथ भिन्न हो सकता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि सामग्री में अणुओं के कंपन मोड विभिन्न आवृत्तियों पर प्रकाश को अवशोषित करते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटीन अणुओं में, इनमें से कई कंपन मोड टेराहर्ट्ज़ आवृत्तियों की सीमा के भीतर दोलन करते हैं। जब किसी पदार्थ में अणुओं को एक ही अभिविन्यास में व्यवस्थित किया जाता है, तो अणुओं के आंतरिक कंपन गुणों को अनिसोट्रोपिक टेराहर्ट्ज़ माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी (ए. टी. एम.) का उपयोग करके पहचाना जा सकता है। यह आणविक संरेखण सुक्रोज, फ्रुक्टोज, ऑक्सालिक एसिड और प्रोटीन क्रिस्टल जैसे अन्य आणविक क्रिस्टल के एकल क्रिस्टल में पाया जाता है। आज तक, एटीएम तकनीकों ने टीएचजेड टाइम-डोमेन स्पेक्ट्रोस्कोपी (टीएचजेड-टीडीएस) का उपयोग किया है क्योंकि मजबूत टीएचजेड स्रोतों और अत्यधिक संवेदनशील टीएचजेड डिटेक्टरों की ऐतिहासिक कमी है जो कमरे के तापमान पर काम करते हैं। रुचि के कई नमूनों में बड़ी मात्रा में पानी होता है जो दृढ़ता से टीएचजेड विकिरण को अवशोषित करता है, इस प्रकार एक बहुत मजबूत टीएचजेड स्रोत की आवश्यकता होती है। यह आवश्यकता तब बढ़ जाती है जब अत्यधिक संवेदनशील टीएचजेड डिटेक्टरों का उपयोग करने का प्रयास किया जाता है जिन्हें पारंपरिक रूप से तरल हीलियम तापमान के लिए सुपरकुलिंग की आवश्यकता होती है। इससे भी बदतर, इन डिटेक्टरों को सुपरकूलिंग की आवश्यकता ने टीएचजेड का पता लगाने को दुनिया भर के कई शोधकर्ताओं के लिए अनुपलब्ध कर दिया है क्योंकि इसकी कमी के कारण तरल हीलियम की कीमत में हाल ही में तेज वृद्धि हुई है। टीएचजेड का पता लगाने की बाधाओं को दरकिनार करने के लिए, टीएचजेड-टीडीएस का उपयोग किया जाता है क्योंकि इसके लिए विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के निकट अवरक्त क्षेत्र में आमतौर पर उपलब्ध अवरक्त डिटेक्टरों की आवश्यकता होती है-आमतौर पर 800 एनएम की तरंग दैर्ध्य के आसपास। इस मामले में, एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक (ई. ओ.) क्रिस्टल, जैसे कि गैलियम नाइट्राइड (जी. ए. एन.), जिंक टेलुराइड (जेड. एन. टी. ई.), का उपयोग आमतौर पर एक नमूने से गुजरने के बाद टी. एच. जेड. प्रकाश में परिवर्तन का पता लगाने के लिए किया जाता है। ई. ओ. क्रिस्टल से गुजरने वाले प्रकाश के समकालिक अवरक्त किरण के ध्रुवीकरण गुण बदल जाते हैं। इस ध्रुवीकरण परिवर्तन का पता एक अवरक्त डिटेक्टर द्वारा लगाया जाता है, जिसे संतुलित डिटेक्टर कहा जाता है, जो अवरक्त किरण के दो लंबवत ध्रुवीकरण घटकों के परिमाण की तुलना करता है। जब तक अधिक शक्तिशाली टीएचजेड स्रोत जो एक विस्तृत आवृत्ति सीमा और अधिक संवेदनशील कमरे के तापमान टीएचजेड डिटेक्टर प्रदान करते हैं, तब तक टीएचजेड-टीडीएस एटीएम के लिए एक विश्वसनीय तकनीक बनी हुई है। एटीएम में उपयोग की जाने वाली टीएचजेड-टीडीएस तकनीकों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता हैः घूर्णित नमूना और स्थिर नमूना। ऐतिहासिक रूप से, पूर्व तकनीक में एक टीएचजेड बीम के केंद्र में नमूने का घूर्णन शामिल था, जबकि डिटेक्टर को दूर-क्षेत्र में नमूने से दूर रखा जाता है। हालाँकि, कई यांत्रिक कारणों से, एक स्थिर नमूना तकनीक को प्राथमिकता दी जाती है। स्थिर नमूना ए. टी. एम. में, एक ध्रुवीकृत टी. एच. डी. बीम को बीम की प्रसार दिशा के लंबवत एक समतल में 360° के माध्यम से घुमाया जाता है और आम तौर पर एक निकट-क्षेत्र पहचान योजना का उपयोग करता है जिसमें नमूने को एक ई. ओ. क्रिस्टल के साथ सीधे संपर्क में रखा जाता है जिसका बाद में टी. एच. डी. एस. विन्यास में अवरक्त बीम द्वारा विश्लेषण किया जाता है। घुमाया नमूना ए. टी. एम. मूल ए. टी. एम. तकनीकों में एक यांत्रिक रूप से घुमाया नमूना माउंट का उपयोग करके एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत टीएचजेड बीम के केंद्र बिंदु पर नमूने को घुमाना शामिल है। इस कारण से, विन्यास आम तौर पर एक दूर-क्षेत्र उपकरण है जिसमें एक संतुलित डिटेक्टर (अवरक्त प्रकाश के प्रति संवेदनशील) को नमूने से काफी दूरी पर रखा जाता है। टेराहर्ट्ज टाइम-डोमेन स्पेक्ट्रोस्कोपी विन्यास में, इन्फ्रारेड और टीएचजेड दोनों किरणों को जेडएनटीई या जीएपी जैसे इलेक्ट्रो-ऑप्टिक (ईओ) क्रिस्टल के माध्यम से प्रेषित किया जाता है। यहाँ, इन्फ्रारेड बीम टीएचजेड बीम के कारण ईओ क्रिस्टल के बाइरफ्रिंजेंस में परिवर्तन का पता लगाता है। जब एक नमूना टीएचजेड किरण में रखा जाता है, तो ध्रुवीकृत टीएचजेड किरण विचलित हो जाती है और ईओ क्रिस्टल में बाइरफ्रिंजेंस की परिणामी डिग्री बदल जाती है। इन्फ्रारेड किरण के परिणामी विक्षोभ को संतुलित डिटेक्टर पर महसूस किया जाता है। घूर्णित नमूना ए. टी. एम. बड़े नमूनों (0.1 से 1 से. मी.) के लिए बहुत उपयोगी है। हालांकि, प्रोटीन क्रिस्टल जैसे नमूनों को मापते समय जिन्हें एक जलयोजन कक्ष के अंदर अलग किया जाना चाहिए, उदाहरण के लिए, नमूने को आसानी से घुमाया नहीं जा सकता है। इसके अतिरिक्त, एक टीएचजेड किरण के सटीक केंद्र बिंदु पर एक घूर्णित नमूने के समान स्थान को बनाए रखना चुनौतीपूर्ण है। उपकरण डिजाइन एक घूर्णित नमूने के साथ डिज़ाइन किया गया एक ए. टी. एम. आम तौर पर एक समय-क्षेत्र स्पेक्ट्रोस्कोपी रणनीति का उपयोग करके एक दूर-क्षेत्र माप विन्यास है। आमतौर पर एक उच्च शक्ति वाले अवरक्त लेजर का उपयोग किया जाता है। इसकी बीम को एक बीमस्प्लिटर द्वारा दो ऑप्टिकल पथों में विभाजित किया जाता हैः एक प्रोब बीम और एक टीएचजेड पीढ़ी बीम। टीएचजेड पीढ़ी की किरण आमतौर पर एन. आई. आर. शक्ति का अधिक से अधिक अंश प्राप्त करती है ताकि आमतौर पर वोल्टेज-स्पंदित फोटोकंडक्टिव एंटीना द्वारा उत्पन्न टीएचजेड प्रकाश की शक्ति को अधिकतम किया जा सके। उत्पन्न टीएचजेड प्रकाश को एक अति-गोलार्द्ध सिलिकॉन लेंस के माध्यम से एकत्र किया जाता है और एक ऑफ-एक्सिस परवलयिक दर्पण में पारित किया जाता है जो एक टीएचजेड ध्रुवीकरण द्वारा ध्रुवीकरण के लिए टीएचजेड किरण को जोड़ता है जो अक्सर एक साधारण तार-ग्रिड से बना होता है। रैखिक रूप से ध्रुवीकृत टीएचजेड किरण को फिर नमूने पर एक दूसरे ऑफ-एक्सिस परवलयिक दर्पण द्वारा केंद्रित किया जाता है। नमूने के माध्यम से संचारित टीएचजेड बीम को फिर से एक तीसरे ऑफ-एक्सिस परवलयिक दर्पण द्वारा एकत्र किया जाता है, जिसे चौथे परवलयिक दर्पण पर टकराया जाता है जो फिर बीम को एक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक (ईओ) क्रिस्टल पर केंद्रित करता है जिसकी बायरेफ्रिंजेंस टीएचजेड बीम की ताकत से परेशान होती है। एन. आई. आर. जांच बीम को ई. ओ. क्रिस्टल के माध्यम से टी. एच. जेड. बीम के कारण होने वाले बायरेफ्रिंजेंस की प्रेरित डिग्री की जांच करने के लिए पारित किया जाता है और एक डिटेक्शन मॉड्यूल में पारित किया जाता है जिसमें अक्सर एक एन. आई. आर. क्वार्टर वेव प्लेट, एक वोलस्टन प्रिज्म होता है जो प्रोब बीम के ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण स्थितियों को दो ऑप्टिकल पथों में अलग करता है जो व्यक्तिगत रूप से एक संतुलित डिटेक्टर पर पता लगाया जाता है। संतुलित डिटेक्टर द्वारा सूचित परिणामी संकेत एन. आई. आर. जांच किरण के इन दो ऑर्थोगोनल घटकों के परिमाण में अंतर का एक उपाय है और इसलिए नमूने से गुजरने वाले टी. एच. डी. किरण द्वारा ई. ओ. क्रिस्टल में प्रेरित बाइरफ्रिंजेंस की डिग्री का सीधा संबंध है। स्थिर नमूना ए. टी. एम. जिसे पहले "आदर्श ए. टी. एम". और "ध्रुवीकरण-भिन्न ए. टी. एम". कहा जाता था, स्थिर नमूना ए. टी. एम. (एस. एस. ए. टी. एम.) में पूछताछ किए गए सामग्री नमूने के समानांतर समय-क्षेत्र स्पेक्ट्रोस्कोपी (टी. डी. एस.) विन्यास में टी. एच. डी. बीम की रैखिक रूप से ध्रुवीकृत स्थिति का घूर्णन शामिल है। एस. एस. ए. टी. एम. विन्यास में, टी. एच. जेड. किरण ध्रुवीकरण को किरण की प्रसार दिशा के लंबवत समतल में 360° के माध्यम से घुमाया जाता है। नमूने की अनिसोट्रोपी के मापन को कई टीएचजेड ध्रुवीकरण कोणों पर मापा जाता है। एसएसएटीएम के लिए टीएचजेड ध्रुवीकरण रोटेशन प्राप्त करने के लिए कम से कम दो तरीकों का प्रदर्शन किया गया हैः 1) एक अवरक्त ध्रुवीकरण के साथ एक टीएचजेड क्वार्टर वेवप्लेट (टीएचजेड-क्यूडब्ल्यूपी) का उपयोग करके और 2) फोटोकंडक्टिव एंटीना को घुमाकर। टीएचजेड-क्यूडब्ल्यूपी और इन्फ्रारेड पोलराइज़र को नियोजित करने के मामले में, मापा गया संकेत का परिमाण, जहां टीएचजेड पीढ़ी और टीएचजेड-टीडीएस प्रणाली में खोजे गए स्पंदों के बीच समय की देरी है, टीएचजेड प्रकाश के सापेक्ष ध्रुवीकरण कोण और संबंध द्वारा नमूने पर अल्ट्राफास्ट नियर-इन्फ्रारेड (एनआईआर) प्रोब बीम के ध्रुवीकरण कोण पर निर्भर करता है। इसके लिए प्रत्येक के लिए समायोजन की आवश्यकता होती है। एक एस. एस. ए. टी. एम. उपकरण को आम तौर पर एक समय-क्षेत्र स्पेक्ट्रोस्कोपी विन्यास में डिज़ाइन किया जाता है जिसमें एक उच्च शक्ति वाले अवरक्त लेजर बीम को एक बीमस्प्लिटर द्वारा दो ऑप्टिकल पथों में विभाजित किया जाता है। पहला ऑप्टिकल पथ अक्सर उत्पन्न टीएचजेड प्रकाश की उत्पादन शक्ति को अधिकतम करने के लिए लेजर की ऑप्टिकल शक्ति का एक बड़ा अंश प्राप्त करता है। टीएचजेड प्रकाश अक्सर एक वोल्टेज-स्पंदित फोटोकंडक्टिव एंटीना के साथ उत्पन्न होता है, जिसे एक अति-गोलार्द्ध सिलिकॉन लेंस के साथ एकत्र किया जाता है, एक ऑफ-एक्सिस परवलयिक दर्पण का उपयोग करके टकराया जाता है जिसे फिर एक टीएचजेड ध्रुवीकरण के माध्यम से पारित किया जाता है, जिसे दो समतल दर्पणों और एक दाएं कोण वाले उच्च-प्रतिरोधकता सिलिकॉन प्रिज्म से निर्मित टीएचजेड क्वार्टर वेवप्लेट द्वारा गोलाकार बनाया जाता है ताकि गोलाकार ध्रुवीकृत प्रकाश बनाया जा सके। एक दूसरा टीएचजेड पोलराइज़र गोलाकार ध्रुवीकृत टीएचजेड प्रकाश से उस कोण का चयन करता है जिस पर प्रत्येक माप की जाती है जब प्रकाश किरण के केंद्र बिंदु पर स्थित एक नमूने तक पहुंच जाता है और अक्सर जेडएनटीई या जीएपी से बने इलेक्ट्रो-ऑप्टिक क्रिस्टल के सीधे संपर्क में आ जाता है। दूसरे ऑप्टिकल पथ में एक विलंब चरण पर स्थापित एक रेट्रो-रिफ्लेक्टर दर्पण शामिल है जो नमूने पर टीएचजेड प्रकाश के विलंब समय से मेल खाने के लिए एन. आई. आर. किरण के उड़ान के समय को समायोजित करता है। एन. आई. आर. किरण को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत किया जाता है और पता लगाने के लिए उपयुक्त आवृत्ति पर काटा जाता है, जो नमूने द्वारा टी. एच. जेड. अवशोषण की डिग्री के कारण इसके बाइरफ्रिंजेंस में परिवर्तन को मापने के लिए ई. ओ. क्रिस्टल को निर्देशित किया जाता है। एन. आई. आर. किरण नमूना/ई. ओ. क्रिस्टल इंटरफेस द्वारा परावर्तित होती है और पता लगाने वाले मॉड्यूल की ओर निर्देशित होती है जिसमें अक्सर एक एन. आई. आर. क्वार्टर वेवप्लेट, एक वोलस्टन प्रिज्म होता है जो एक संतुलित डिटेक्टर में दो डिटेक्टरों की ओर प्रकाश की लंबवत ध्रुवीकरण स्थितियों का स्थानिक रूप से चयन करता है। पता लगाया गया संकेत दो लंबवत ध्रुवीकरण अवस्थाओं के परिमाण के अंतर का एक उपाय है और नमूने द्वारा विक्षेपित टीएचजेड प्रकाश द्वारा ईओ क्रिस्टल में प्रेरित द्विभाजक की डिग्री से मेल खाता है। टीएचजेड क्वार्टर वेवप्लेट नमूने पर समान विद्युत क्षेत्र परिमाण के टीएचजेड ध्रुवीकरण का पूर्ण 360° घूर्णन प्रदान करने की एक रणनीति ध्रुवीकरण की एक गोलाकार स्थिति उत्पन्न करना है, फिर टीएचजेड ध्रुवीकरण के साथ गोलाकार ध्रुवीकृत बीम से विशेष रैखिक ध्रुवीकरण स्थितियों का चयन करें। एक गोलाकार ध्रुवीकरण अवस्था एक चौथाई तरंगफलक द्वारा उत्पन्न की जा सकती है, हालांकि, आम ऑप्टिकल तरंगफलक आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के दृश्यमान, निकट और मध्य-अवरक्त क्षेत्रों के लिए डिज़ाइन किए जाते हैं। टीएचजेड आवृत्ति सीमा में उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए एक चौथाई तरंगफलक में इनपुट/आउटपुट के रूप में धातु-लेपित समतल दर्पणों के साथ एक समकोण सिलिकॉन प्रिज्म होता है। विशेष रूप से, सिलिकॉन प्रिज्म प्रिज्म के लंबे चेहरे पर एकल कुल आंतरिक प्रतिबिंब के साथ एक फ्रेसनेल समभुज के अनुरूप कार्य करता है और एक निष्क्रिय ब्रॉडबैंड घटक है जो माप के दौरान एक विस्तृत आवृत्ति स्वीप की अनुमति देता है। एटीएम के लाभ अन्य संबंधित सूक्ष्मदर्शी तकनीकों की तुलना में एटीएम के कुछ लाभों में नमूने पर टीएचजेड विद्युत क्षेत्र का अभिविन्यास और ऐसी सामग्री को आसानी से मापने की क्षमता शामिल है जो जलयोजन, क्रायो-कूलिंग और निकासी जैसी पर्यावरणीय स्थितियों के प्रति संवेदनशील हैं। नमूने पर टीएचजेड ध्रुवीकरण अभिविन्यास ए. टी. एम. की एक प्रमुख विशेषता नमूने पर टीएचजेड प्रकाश के ध्रुवीकृत विद्युत क्षेत्र का अभिविन्यास है। विशेष रूप से, अन्य माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीकों जैसे स्कैटरिंग नियर-फील्ड ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी (एस-एसएनओएम) के विपरीत, पूछताछ करने वाले टीएचजेड क्षेत्र का विद्युत क्षेत्र नमूने की सतह के समानांतर होता है। एस-एस. एन. ओ. एम. में, दोलनशील धातु जांच नोक का आकार टी. एच. जेड. ध्रुवीकरण को मुख्य रूप से नमूना सतह के लंबवत दिशा में निर्देशित करता है। पर्यावरण के प्रति संवेदनशील नमूना सामग्री जीवित जीवों में आमतौर पर बड़ी मात्रा में पानी होता है। रुचि के कई अनिसोट्रोपिक पदार्थ जैविक प्रकृति के होते हैं और इस तरह स्पेक्ट्रोस्कोपिक माप के दौरान जलयोजन की आवश्यकता होती है। जबकि एक हाइड्रेटेड नमूना कक्ष के अंदर सामग्री के गुणों को मापने के लिए कुछ सीमित नई तकनीकें हाल ही में रिपोर्ट की गई हैं, एटीएम की प्राथमिक डिजाइन आवश्यकता यह है कि सामग्री एक खिड़की के माध्यम से सुलभ हो जो क्वार्ट्ज जैसे टीएचजेड प्रकाश के लिए पारदर्शी हो। इसी तरह, क्रायो-कूलिंग या कम दबाव वाले वैक्यूम वातावरण की आवश्यकता वाले नमूनों से टीएचजेड-पारदर्शी विंडो सामग्री का उपयोग करके एटीएम में आसानी से पूछताछ की जाती है। अनुप्रयोग अनिसोट्रोपिक टेराहर्ट्ज़ माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी (ए. टी. एम.) ने संरचनात्मक जीव विज्ञान और डी. एन. ए. और प्रोटीन के आणविक फिंगरप्रिंटिंग में अनुप्रयोग पाए हैं। यह तकनीक दवा की खोज और पतली फिल्म ठोस अवस्था सामग्री के टीएचजेड आवृत्ति गुणों का अध्ययन करने के लिए भी उपयुक्त है। प्रोटीन में आणविक गतियों पर विशेष ध्यान दिया जाता है जहां स्पेक्ट्रम की टेराहर्ट्ज़ सीमा (0.3 टीएचजेड से 3 टीएचजेड) में आवृत्तियों पर कई संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं। इन संरचनात्मक परिवर्तनों में काज की गति शामिल है जिसमें अणुओं के दो क्षेत्र एक लचीली आणविक संरचना द्वारा एक साथ जुड़े होते हैं जो एक यांत्रिक काज या कोहनी की तरह झुकते हैं। एटीएम उस स्थानिक दिशा को मापने में विशिष्ट रूप से सक्षम है जिसमें रैखिक रूप से ध्रुवीकृत विद्युत क्षेत्रों के उपयोग के कारण काज की गति होती है। प्रोटीन डायनामिक्स ए. टी. एम. प्रोटीन में अनुनाद आणविक कंपन को मापने के लिए विशिष्ट रूप से उपयुक्त है। प्रोटीन में आणविक गतियाँ स्पेक्ट्रम की टेराहर्ट्ज़ सीमा (0.3 टीएचज़ से 3 टीएचज़) में आवृत्तियों के साथ होती हैं। इन संरचनात्मक परिवर्तनों में काज की गति शामिल है जिसमें अणुओं के दो क्षेत्र एक लचीले तरीके से एक साथ जुड़े होते हैं जो एक यांत्रिक काज या जोड़ की तरह झुकते हैं और अन्य संरचनात्मक परिवर्तन जो प्रोटीन अणुओं की प्रणालियों के भीतर होते हैं। प्रोटीन अणु आम तौर पर पानी के अणुओं से घिरे होते हैं और यादृच्छिक अभिविन्यास में व्यवस्थित होते हैं। इस कारण से, प्रोटीन अणुओं को क्रिस्टल के रूप में इस तरह व्यवस्थित करना आम बात है कि उनका अभिविन्यास समान हो। विशेष रूप से, एक प्रोटीन क्रिस्टल में सभी प्रोटीन अणुओं का द्विध्रुव स्वाभाविक रूप से संरेखित होता है। यह हमें ध्रुवीकृत टीएचजेड प्रकाश के साथ माइक्रोस्पेक्ट्रोस्कोपी करने और अणुओं के भीतर कंपन के स्थानिक अभिविन्यास का पता लगाने की अनुमति देता है। संदर्भ टेराहर्ट्ज़ प्रौद्योगिकी स्पेक्ट्रोस्कोपी वैज्ञानिक तकनीकें