Anisotropic terahertz microspectroscopy
انیسوٹروپک ٹیرا ہرٹز مائکرو اسپیکٹروسکوپی (اے ٹی ایم) ایک سپیکٹروسکوپک تکنیک ہے جس میں کسی انیسوٹروپک مواد میں سالماتی کمپن کی جانچ ٹیرا ہرٹز تابکاری کی مختصر دالوں سے کی جاتی ہے جس کا برقی میدان مواد کی سطح کے متوازی لکیری طور پر پولرائز ہوتا ہے۔ اس تکنیک کا مظاہرہ سنگل کرسٹل سکروز، فرکٹوز، آکسیلیک ایسڈ، اور مالیکیولر پروٹین کرسٹل پر مشتمل مطالعات میں کیا گیا ہے جس میں مالیکیولر کمپن کی مقامی واقفیت دلچسپی کا باعث ہے۔ وضاحت جب روشنی کے پھیلنے والے بیم کا برقی میدان اس کے پھیلنے کی سمت کے عمودی سمت میں ارتعاش کرتا ہے، تو اسے پولرائزڈ ٹرانسورس لہر کہا جاتا ہے۔ ٹرانسورس پلین میں کسی خاص زاویے تک محدود برقی میدان والی روشنی کو لکیری پولرائزڈ کہا جاتا ہے۔ جب لکیری پولرائزڈ روشنی کو ایک آئسوٹروپک مواد کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے-ایک ایسا مواد جو تمام مقامی سمتوں میں ایک جیسی جسمانی خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے-جب پولرائزڈ روشنی کے تمام زاویوں کے لیے ماپا جاتا ہے تو مواد کے ذریعے جذب ہونے والی روشنی کی مقدار یکساں ہوتی ہے۔ نتیجے میں جذب کرنے والا سپیکٹرم پولرائزیشن اینگل کے فنکشن کے طور پر بے خصوصیت ہوتا ہے۔ ایک ایسا مواد جسے انیسوٹروپک کہا جاتا ہے وہ مختلف جسمانی خصوصیات کی نمائش کرتا ہے، جیسے جذب، اضطراری اشاریہ، چالکتا وغیرہ، مختلف مقامی سمتوں میں۔ اس طرح، جب روشنی کی لکیری پولرائزڈ بیم کو ایک انیسوٹروپک مواد سے گزارا جاتا ہے اور پولرائزیشن کے مختلف زاویوں کے لیے ماپا جاتا ہے، تو روشنی کا جذب مختلف پولرائزیشن زاویوں کے لیے مختلف ہوتا ہے۔ نتیجے میں جذب سپیکٹرم جذب کی مختلف ڈگریوں کو ظاہر کرتا ہے جو انیسوٹروپی کے مواد کی ڈگری سے مطابقت رکھتا ہے۔ جب روشنی کا پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ بیم ایک انیسوٹروپک مواد کے ذریعے منتقل ہوتا ہے، تو اس کے نتیجے میں جذب سپیکٹرم جذب کی مختلف ڈگریوں کو ظاہر کرتا ہے جو مواد کی انیسوٹروپی سے مطابقت رکھتا ہے۔ اگر پیمائش کسی خاص ٹی ایچ زیڈ پولرائزیشن زاویے پر ٹی ایچ زیڈ سپیکٹرم (تقریبا 0.3 سے 3 ٹی ایچ زیڈ کے درمیان) میں مختلف تعدد پر کی جاتی ہے، تو اس کے نتیجے میں جذب سپیکٹرم بھی تعدد کے ساتھ مختلف ہو سکتا ہے۔ ایسا اس لیے ہوتا ہے کیونکہ مادے میں موجود مالیکیولز کے کمپن کے طریقے مختلف تعدد پر روشنی کو جذب کرتے ہیں۔ پروٹین کے مالیکیولز میں، مثال کے طور پر، ان میں سے بہت سے کمپن کے طریقے ٹیرا ہرٹز تعدد کی حد میں ارتعاش کرتے ہیں۔ جب کسی مادے میں موجود مالیکیولز کو ایک ہی سمت میں ترتیب دیا جاتا ہے، تو مالیکیولز کی اندرونی کمپن خصوصیات کی شناخت انیسوٹروپک ٹیرا ہرٹز مائکرو اسپیکٹروسکوپی (اے ٹی ایم) کا استعمال کرتے ہوئے کی جا سکتی ہے۔ یہ سالماتی صف بندی سکروز، فرکٹوز، آکسیلیک ایسڈ، اور دیگر سالماتی کرسٹل جیسے پروٹین کرسٹل کے واحد کرسٹل میں پائی جاتی ہے۔ تکنیکیں آج تک، اے ٹی ایم تکنیکوں نے مضبوط ٹی ایچ زیڈ ذرائع اور انتہائی حساس ٹی ایچ زیڈ ڈٹیکٹرز کی تاریخی کمی کی وجہ سے ٹی ایچ زیڈ ٹائم ڈومین سپیکٹروسکوپی (ٹی ایچ زیڈ-ٹی ڈی ایس) کا استعمال کیا ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر کام کرتے ہیں۔ دلچسپی کے بہت سے نمونوں میں پانی کی بڑی مقدار ہوتی ہے جو ٹی ایچ زیڈ تابکاری کو مضبوطی سے جذب کرتی ہے، اس طرح ایک بہت مضبوط ٹی ایچ زیڈ ماخذ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ ضرورت اس وقت بڑھ جاتی ہے جب انتہائی حساس ٹی ایچ زیڈ ڈٹیکٹر استعمال کرنے کی کوشش کی جاتی ہے جن کے لیے روایتی طور پر مائع ہیلیم درجہ حرارت کے لیے سپر کولنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس سے بھی بدتر بات یہ ہے کہ ان ڈٹیکٹرز کو سپر کولنگ کرنے کی ضرورت نے مائع ہیلیم کی قیمت میں اس کی کمی کی وجہ سے حالیہ تیزی سے اضافے کی وجہ سے دنیا بھر کے بہت سے محققین کے لیے ٹی ایچ زیڈ کا پتہ لگانے کو دستیاب نہیں کیا ہے۔ ٹی ایچ زیڈ کا پتہ لگانے کی رکاوٹوں کو روکنے کے لیے، ٹی ایچ زیڈ-ٹی ڈی ایس کا استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ اس کے لیے برقی مقناطیسی سپیکٹرم کے قریب اورکت علاقے میں عام طور پر دستیاب اورکت ڈٹیکٹرز کی ضرورت ہوتی ہے-عام طور پر 800 این ایم کی طول موج کے ارد گرد۔ اس صورت میں، ایک الیکٹرو آپٹک (ای او) کرسٹل، جیسے گیلیئم نائٹرائڈ (جی اے این)، زنک ٹیلورائڈ (زیڈ این ٹی ای)، عام طور پر ٹی ایچ زیڈ روشنی میں نمونے سے گزرنے کے بعد ہونے والی تبدیلیوں کا پتہ لگانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ای او کرسٹل سے گزرنے والی روشنی کے سنکرونائزڈ انفراریڈ بیم کی پولرائزیشن کی خصوصیات بدل جاتی ہیں۔ اس پولرائزیشن کی تبدیلی کا پتہ ایک اورکت ڈٹیکٹر کے ذریعے لگایا جاتا ہے، جسے متوازن ڈٹیکٹر کہا جاتا ہے، جو اورکت بیم کے دو عمودی پولرائزیشن اجزاء کی شدت کا موازنہ کرتا ہے۔ جب تک کہ زیادہ طاقتور ٹی ایچ زیڈ ذرائع جو فریکوئنسی کی وسیع رینج اور کمرے کے درجہ حرارت کے زیادہ حساس ٹی ایچ زیڈ ڈٹیکٹر فراہم کرتے ہیں، تب تک ٹی ایچ زیڈ-ٹی ڈی ایس اے ٹی ایم کے لیے ایک قابل اعتماد تکنیک بنی ہوئی ہے۔ اے ٹی ایم میں استعمال ہونے والی ٹی ایچ زیڈ-ٹی ڈی ایس تکنیک کو دو زمروں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: گھمایا ہوا نمونہ اور اسٹیشنری نمونہ۔ تاریخی طور پر، سابقہ تکنیک میں ٹی ایچ زیڈ بیم کے فوکس پر نمونے کی گردش شامل تھی جبکہ ڈٹیکٹر کو نمونے سے دور میدان میں رکھا جاتا ہے۔ تاہم، بہت سی مکینیکل وجوہات کی بناء پر، ایک مستحکم نمونے کی تکنیک کو ترجیح دی جاتی ہے۔ اسٹیشنری سیمپل اے ٹی ایم میں، ایک پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ بیم کو بیم کے پھیلاؤ کی سمت پر عمودی سطح پر 360 ڈگری کے ذریعے گھمایا جاتا ہے اور عام طور پر قریب فیلڈ کا پتہ لگانے کی اسکیم کا استعمال کرتا ہے جس میں نمونے کو ای او کرسٹل کے ساتھ براہ راست رابطے میں نصب کیا جاتا ہے جس کا تجزیہ بعد میں اورکت بیم کے ذریعے ٹی ایچ زیڈ-ٹی ڈی ایس ترتیب میں کیا جاتا ہے۔ گھمایا ہوا نمونہ اے ٹی ایم اصل اے ٹی ایم تکنیکوں میں میکانکی طور پر گھمایا ہوا نمونہ ماؤنٹ کا استعمال کرتے ہوئے لکیری پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ بیم کے فوکل پوائنٹ پر نمونے کو گھومنا شامل ہے۔ اس وجہ سے، ترتیب عام طور پر ایک دور میدان کا آلہ ہوتا ہے جس میں ایک متوازن ڈٹیکٹر (اورکت روشنی کے لیے حساس) نمونے سے کافی فاصلے پر رکھا جاتا ہے۔ ٹیرا ہرٹز ٹائم ڈومین سپیکٹروسکوپی ترتیب میں، انفراریڈ اور ٹی ایچ زیڈ دونوں بیم ایک الیکٹرو آپٹک (ای او) کرسٹل جیسے زیڈ این ٹی یا جی اے پی کے ذریعے منتقل ہوتے ہیں۔ یہاں، انفراریڈ بیم ٹی ایچ زیڈ بیم کی وجہ سے ای او کرسٹل کے بائرفرینجینس میں تبدیلی کا پتہ لگاتا ہے۔ جب ایک نمونہ ٹی ایچ زیڈ بیم میں رکھا جاتا ہے، تو پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ بیم میں خلل پڑتا ہے اور اس کے نتیجے میں ای او کرسٹل میں بائرفرینجینس کی ڈگری بدل جاتی ہے۔ اورکت بیم کے نتیجے میں ہونے والی خلل کو متوازن ڈٹیکٹر پر محسوس کیا جاتا ہے۔ گھمایا ہوا نمونہ اے ٹی ایم بڑے نمونوں (0.1 سے 1 سینٹی میٹر) کے لیے بہت مفید ہے۔ تاہم، نمونوں کی پیمائش کرتے وقت جیسے کہ پروٹین کرسٹل جنہیں ہائیڈریشن چیمبر کے اندر الگ کیا جانا چاہیے، مثال کے طور پر، نمونے کو آسانی سے گھمایا نہیں جا سکتا۔ مزید برآں، ٹی ایچ زیڈ بیم کے عین فوکل پوائنٹ پر گھومنے والے نمونے کے اسی مقام کو برقرار رکھنا مشکل ہے۔ آلے کا ڈیزائن ایک اے ٹی ایم جو گھومنے والے نمونے کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے عام طور پر ٹائم ڈومین سپیکٹروسکوپی حکمت عملی کا استعمال کرتے ہوئے ایک دور میدان کی پیمائش کی ترتیب ہے۔ ایک اعلی طاقت اورکت لیزر عام طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کی بیم کو بیم اسپلیٹر کے ذریعے دو نظری راستوں میں تقسیم کیا جاتا ہے: ایک پروب بیم اور ایک ٹی ایچ زیڈ جنریشن بیم۔ ٹی ایچ زیڈ جنریشن بیم عام طور پر این آئی آر پاور کا زیادہ سے زیادہ حصہ وصول کرتا ہے تاکہ عام طور پر وولٹیج پلسڈ فوٹو کنڈکٹو اینٹینا کے ذریعہ پیدا ہونے والی ٹی ایچ زیڈ لائٹ کی طاقت کو زیادہ سے زیادہ کیا جا سکے۔ پیدا شدہ ٹی ایچ زیڈ روشنی کو ہائپر ہیمسفیریکل سلکان لینس کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے اور اسے ایک غیر محور پیرابولک آئینے میں منتقل کیا جاتا ہے جو ٹی ایچ زیڈ پولرائزر کے ذریعے پولرائزیشن کے لیے ٹی ایچ زیڈ بیم کو جوڑتا ہے جو اکثر ایک سادہ تار گرڈ سے بنا ہوتا ہے۔ لکیری پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ بیم کو پھر دوسرے آف محور پیرابولک آئینے کے ذریعے نمونے پر مرکوز کیا جاتا ہے۔ نمونے کے ذریعے منتقل ہونے والی ٹی ایچ زیڈ بیم کو ایک تیسرے آف ایکسس پیرابولک آئینے کے ذریعے دوبارہ جمع کیا جاتا ہے، جو چوتھے پیرابولک آئینے پر ٹکرا جاتا ہے جو پھر بیم کو الیکٹرو آپٹک (ای او) کرسٹل پر مرکوز کرتا ہے جس کی بائرفرینجینس ٹی ایچ زیڈ بیم کی طاقت سے پریشان ہوتی ہے۔ این آئی آر پروب بیم کو ای او کرسٹل کے ذریعے منتقل کیا جاتا ہے تاکہ ٹی ایچ زیڈ بیم کی وجہ سے ہونے والے بائر فرنجیننس کی حوصلہ افزائی کی ڈگری کی تحقیقات کی جا سکے اور اسے ایک پتہ لگانے والے ماڈیول میں منتقل کیا جاتا ہے جو اکثر این آئی آر کوارٹر ویو پلیٹ پر مشتمل ہوتا ہے، ایک وولسٹن پریزم جو مقامی طور پر پروب بیم کی آرتھوگنل پولرائزیشن ریاستوں کو دو نظری راستوں میں الگ کرتا ہے جو انفرادی طور پر متوازن ڈٹیکٹر پر پائے جاتے ہیں۔ متوازن ڈٹیکٹر کے ذریعہ رپورٹ کیا گیا نتیجہ خیز سگنل این آئی آر پروب بیم کے ان دو آرتھوگنل اجزاء کی شدت میں فرق کی ایک پیمائش ہے اور اس وجہ سے نمونے سے گزرنے والے ٹی ایچ زیڈ بیم کے ذریعہ ای او کرسٹل میں پیدا ہونے والے بائرفرینجینس کی ڈگری کا براہ راست ارتباط ہے۔ اسٹیشنری سیمپل اے ٹی ایم جسے پہلے "آئیڈیل اے ٹی ایم" اور "پولرائزیشن متغیر اے ٹی ایم" کہا جاتا تھا، اسٹیشنری سیمپل اے ٹی ایم (ایس ایس اے ٹی ایم) میں ٹائم ڈومین سپیکٹروسکوپی (ٹی ڈی ایس) ترتیب میں ٹی ایچ زیڈ بیم کی لکیری پولرائزڈ حالت کی گردش شامل ہوتی ہے جو تفتیش شدہ مواد کے نمونے کے متوازی ہوتی ہے۔ ایس ایس اے ٹی ایم ترتیب میں، ٹی ایچ زیڈ بیم پولرائزیشن کو بیم کے پھیلاؤ کی سمت پر عمودی سطح میں 360 ڈگری کے ذریعے گھمایا جاتا ہے۔ نمونے کی انیسوٹروپی کی پیمائش کو کئی ٹی ایچ زیڈ پولرائزیشن زاویوں پر ماپا جاتا ہے۔ ایس ایس اے ٹی ایم کے لیے ٹی ایچ زیڈ پولرائزیشن گردش حاصل کرنے کے لیے کم از کم دو طریقوں کا مظاہرہ کیا گیا ہے: 1) انفراریڈ پولرائزر کے ساتھ مل کر ٹی ایچ زیڈ کوارٹر ویو پلیٹ (ٹی ایچ زیڈ-کیو ڈبلیو پی) کا استعمال کرکے اور 2) فوٹو کنڈکٹو اینٹینا کو گھما کر۔ ٹی ایچ زیڈ-کیو ڈبلیو پی اور انفراریڈ پولرائزر کو استعمال کرنے کی صورت میں، پیمائش شدہ سگنل کی شدت، جہاں ٹی ایچ زیڈ نسل اور ٹی ایچ زیڈ-ٹی ڈی ایس نظام میں دریافت شدہ دالوں کے درمیان وقت کی تاخیر کا انحصار ٹی ایچ زیڈ روشنی کے متعلقہ پولرائزیشن زاویے، اور الٹرا فاسٹ کے قریب انفراریڈ (این آئی آر) پروب بیم کے پولرائزیشن زاویے پر ہوتا ہے، نمونے پر تعلق کے لحاظ سے مقصد تمام پیمائش کے زاویوں کے لیے نمونے پر ٹی ایچ زیڈ برقی میدان کی مساوی شدت کو برقرار رکھنا ہے۔ اس میں ہر ایک کے لیے ایڈجسٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک ایس ایس اے ٹی ایم آلہ عام طور پر ٹائم ڈومین سپیکٹروسکوپی ترتیب میں ڈیزائن کیا جاتا ہے جس میں ایک اعلی طاقت اورکت لیزر بیم کو بیمپلٹر کے ذریعے دو نظری راستوں میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ پہلا نظری راستہ اکثر لیزر کی نظری طاقت کا ایک بڑا حصہ حاصل کرتا ہے تاکہ پیدا شدہ ٹی ایچ زیڈ روشنی کی آؤٹ پٹ پاور کو زیادہ سے زیادہ کیا جا سکے۔ ٹی ایچ زیڈ لائٹ اکثر وولٹیج پلسڈ فوٹو کنڈکٹو اینٹینا کے ساتھ تیار کی جاتی ہے، جسے ہائپر ہیمسفیریکل سلکان لینس کے ساتھ جمع کیا جاتا ہے، ایک آف محور پیرابولک آئینے کا استعمال کرتے ہوئے ٹکرا جاتا ہے جسے پھر ٹی ایچ زیڈ پولرائزر سے گزارا جاتا ہے، جسے ٹی ایچ زیڈ کوارٹر ویو پلیٹ کے ذریعے سرکلر بنایا جاتا ہے جو دو پلینر آئینوں اور دائیں زاویے والے ہائی ریزسٹیوٹی سلکان پرزم سے بنا ہوتا ہے تاکہ سرکلر پولرائزڈ لائٹ بن سکے۔ دوسرا ٹی ایچ زیڈ پولرائزر سرکلر پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ روشنی سے اس زاویے کا انتخاب کرتا ہے جس پر روشنی بیم کے فوکل پوائنٹ پر واقع نمونے تک پہنچنے کے بعد ہر پیمائش کی جاتی ہے اور اکثر زیڈ این ٹی یا جی اے پی سے بنے الیکٹرو آپٹک کرسٹل کے ساتھ براہ راست رابطے میں نصب ہوتا ہے۔ دوسرے نظری راستے میں تاخیر کے مرحلے پر نصب ایک ریٹرو ریفلیکٹر آئینہ شامل ہے جو نمونے پر ٹی ایچ زیڈ روشنی کے تاخیر کے وقت سے ملنے کے لیے این آئی آر بیم کی پرواز کے وقت کو ایڈجسٹ کرتا ہے۔ این آئی آر بیم کو لکیری طور پر پولرائز کیا جاتا ہے اور پتہ لگانے کے لیے موزوں فریکوئنسی پر کاٹا جاتا ہے، جو نمونے کے ذریعے ٹی ایچ زیڈ جذب کی ڈگری کی وجہ سے اس کے بائیرفرینجینس میں تبدیلی کی پیمائش کے لیے ای او کرسٹل کی طرف جاتا ہے۔ این آئی آر بیم نمونے/ای او کرسٹل انٹرفیس کے ذریعے جھلکتا ہے اور پتہ لگانے والے ماڈیول کی طرف جاتا ہے جو اکثر این آئی آر کوارٹر ویو پلیٹ پر مشتمل ہوتا ہے، ایک وولسٹن پریزم جو ایک متوازن ڈٹیکٹر میں دو ڈٹیکٹرز کی طرف روشنی کی عمودی پولرائزیشن کی حالتوں کو مقامی طور پر منتخب کرتا ہے۔ پتہ لگایا گیا سگنل دو عمودی پولرائزیشن ریاستوں کی شدت کے فرق کی ایک پیمائش ہے اور نمونے کے ذریعہ ٹی ایچ زیڈ روشنی کے ذریعہ ای او کرسٹل میں پیدا ہونے والے بائرفرینجینس کی ڈگری سے مطابقت رکھتا ہے۔ ٹی ایچ زیڈ کوارٹر ویو پلیٹ نمونے پر مساوی برقی میدان کی شدت کے ٹی ایچ زیڈ پولرائزیشن کی مکمل 360° گردش فراہم کرنے کی ایک حکمت عملی پولرائزیشن کی ایک سرکلر حالت پیدا کرنا ہے، پھر ٹی ایچ زیڈ پولرائزر کے ساتھ سرکلر پولرائزڈ بیم سے مخصوص لکیری پولرائزیشن کی حالتوں کا انتخاب کریں۔ ایک سرکلر پولرائزیشن کی حالت ایک چوتھائی لہر پلیٹ کے ذریعے پیدا کی جا سکتی ہے، تاہم، عام نظری لہر پلیٹیں عام طور پر برقی مقناطیسی سپیکٹرم کے مرئی، قریب اور وسط اورکت علاقوں کے لیے ڈیزائن کی جاتی ہیں۔ ٹی ایچ زیڈ فریکوئنسی رینج میں استعمال کے لیے ڈیزائن کیا گیا ایک چوتھائی ویو پلیٹ دائیں زاویہ سلکان پرزم پر مشتمل ہوتا ہے جس کے ساتھ دھاتی لیپت والے پلانر آئینے بطور ان پٹ/آؤٹ پٹ ہوتے ہیں۔ خاص طور پر، سلکان پرزم پریزم کے لمبے چہرے پر ایک واحد کل اندرونی عکاسی کے ساتھ فریسنل رومب کے مترادف کام کرتا ہے اور یہ ایک غیر فعال براڈ بینڈ جزو ہے جو پیمائش کے دوران وسیع فریکوئنسی سویپ کی اجازت دیتا ہے۔ اے ٹی ایم کے فوائد دیگر متعلقہ مائکرو اسپیکٹروسکوپی تکنیکوں کے مقابلے میں اے ٹی ایم کے کچھ فوائد میں نمونے پر ٹی ایچ زیڈ برقی میدان کی واقفیت اور ایسے مواد کی آسانی سے پیمائش کرنے کی صلاحیت شامل ہے جو ماحولیاتی حالات جیسے ہائیڈریشن، کریو کولنگ اور انخلاء کے لیے حساس ہیں۔ نمونے پر ٹی ایچ زیڈ پولرائزیشن واقفیت اے ٹی ایم کی ایک کلیدی خصوصیت نمونے پر ٹی ایچ زیڈ روشنی کے پولرائزڈ برقی میدان کی واقفیت ہے۔ خاص طور پر، دیگر مائکرو سپیکٹروسکوپی تکنیکوں جیسے بکھرے ہوئے قریب فیلڈ آپٹیکل مائکروسکوپی (ایس-ایس این او ایم) کے برعکس، پوچھ گچھ کرنے والے ٹی ایچ زیڈ فیلڈ کا برقی میدان نمونے کی سطح کے متوازی ہوتا ہے۔ ایس-ایس این او ایم میں، ارتعاش کرنے والے دھاتی پروب ٹپ کی شکل ٹی ایچ زیڈ پولرائزیشن کو نمونے کی سطح پر بنیادی طور پر عمودی سمت میں لے جاتی ہے۔ ماحولیاتی حساس نمونہ مواد زندہ جاندار عام طور پر بڑی مقدار میں پانی پر مشتمل ہوتے ہیں۔ دلچسپی کے بہت سے انیسوٹروپک مواد حیاتیاتی نوعیت کے ہوتے ہیں اور اس طرح سپیکٹروسکوپک پیمائش کے دوران ہائیڈریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگرچہ ہائیڈریٹڈ سیمپل چیمبر کے اندر مواد کی خصوصیات کی پیمائش کرنے کے لیے کچھ محدود نئی تکنیکیں حال ہی میں رپورٹ کی گئی ہیں، اے ٹی ایم کے بنیادی ڈیزائن کی ضرورت یہ ہے کہ مواد ایک ایسی کھڑکی کے ذریعے قابل رسائی ہو جو کوارٹز جیسے ٹی ایچ زیڈ لائٹ کے لیے شفاف ہو۔ اسی طرح، کرائیو کولنگ یا کم دباؤ والے ویکیوم ماحول کی ضرورت والے نمونوں سے ٹی ایچ زیڈ شفاف ونڈو مواد کا استعمال کرتے ہوئے اے ٹی ایم میں آسانی سے پوچھ گچھ کی جاتی ہے۔ ایپلی کیشنز انیسوٹروپک ٹیرا ہرٹز مائکرو سپیکٹروسوپی (اے ٹی ایم) نے ساختی حیاتیات اور ڈی این اے اور پروٹین کی مالیکیولر فنگر پرنٹنگ میں ایپلی کیشنز پائی ہیں۔ یہ تکنیک منشیات کی دریافت اور پتلی فلم ٹھوس حالت کے مواد کی ٹی ایچ زیڈ فریکوئنسی خصوصیات کا مطالعہ کرنے کے لیے بھی موزوں ہے۔ پروٹین میں سالماتی حرکات پر خصوصی توجہ دی جاتی ہے جہاں سپیکٹرم کی ٹیرا ہرٹز رینج (0.3 ٹی ہرٹز سے 3 ٹی ہرٹز) میں تعدد پر بہت سی ساختی تبدیلیاں واقع ہوتی ہیں۔ ان ساختی تبدیلیوں میں قبضہ کی حرکتیں شامل ہیں جن میں مالیکیولز کے دو علاقے ایک لچکدار سالماتی ڈھانچے کے ذریعے ایک دوسرے سے جڑے ہوتے ہیں جو مکینیکل قبضہ یا کہنی کی طرح موڑتے ہیں۔ اے ٹی ایم منفرد طور پر اس مقامی سمت کی پیمائش کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے جس میں لکیری پولرائزڈ برقی شعبوں کے استعمال کی وجہ سے قبضہ کی حرکتیں ہوتی ہیں۔ پروٹین ڈائنامکس اے ٹی ایم پروٹین میں گونجنے والے مالیکیولر کمپن کی پیمائش کے لیے منفرد طور پر موزوں ہے۔ پروٹین میں سالماتی حرکتیں سپیکٹرم کی ٹیرا ہرٹز رینج (0.3 ٹی ہرٹز سے 3 ٹی ہرٹز) میں تعدد کے ساتھ ہوتی ہیں۔ ان ساختی تبدیلیوں میں قبضہ کی حرکتیں شامل ہیں جن میں مالیکیولز کے دو علاقے لچکدار طریقے سے ایک دوسرے سے جڑے ہوتے ہیں جو مکینیکل قبضہ یا جوڑوں کی طرح موڑتے ہیں اور دیگر تشکیلی تبدیلیاں جو پروٹین مالیکیولز کے نظام میں ہوتی ہیں۔ پروٹین کے مالیکیول عام طور پر پانی کے مالیکیولز سے گھیرے ہوتے ہیں اور بے ترتیب سمتوں میں ترتیب دیے جاتے ہیں۔ اس وجہ سے، پروٹین کے مالیکیولز کو کرسٹل کی شکل میں اس طرح ترتیب دینا عام بات ہے کہ ان کی سمت ایک جیسی ہو۔ خاص طور پر، پروٹین کرسٹل میں تمام پروٹین مالیکیولز کا ڈائپول قدرتی طور پر سیدھا ہوتا ہے۔ یہ ہمیں پولرائزڈ ٹی ایچ زیڈ لائٹ کے ساتھ مائکرو سپیکٹروسکوپی انجام دینے اور مالیکیولز کے اندر کمپن کی مقامی واقفیت کا پتہ لگانے کی اجازت دیتا ہے۔ حوالہ جات ٹیرا ہرٹز ٹیکنالوجی سپیکٹروسکوپی سائنسی تکنیک