正烷烃分子的太赫兹频段振动动力学

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了C5–C10,C18,C22,C32正烷烃在太赫兹频段的光学特性,在C5–C10范围内,正烷烃的折射率随着碳链的增长而单调线性递增,在C18–C32范围内,折射率值出现拐点后与碳数成线性递增关系,而吸收系数与碳数及表面形貌之间没有明显直接的关系.结合密度泛函理论计算得到了C5–C10,C18正烷烃在太赫兹频段的振动谱,正烷烃在太赫兹频段的主要吸收模式来源为C-C链大骨架振动,并且分子大骨架振动的频率随着碳数的增加向低频移动.实验结果为石油有机质的太赫兹光谱分析提供了理论基础,表明太赫兹技术可以用于烷烃分子物理性质的预测分析.     

氨基酸分子水溶液的太赫兹无损检测

大多数生物分子在液体环境中才能维持其生物活性,实现液态生物分子的太赫兹(THz)光谱检测对活性生物分子的功能与结构.无创性生物医学检测的研究具有重要的应用价值.本文利用铌酸锂(LiNbO3)光整流产生的THz辐射,结合喇叭形渐变平行平板波导的局域电场增强效应,构建了可以检测微量活细胞和含水生物分子的THz时域光谱测量系统,实现了对4-氨基苯甲酸(4-Aminobenzoic Acid)及谷氨酸(Glutamic Acid)溶液的THz光谱检测.结果表明,去除水对THz波吸收的影响, 4-氨基苯甲酸以及谷氨酸水溶液在0.1–2.0 THz频段有明显且独特的特征吸收峰. THz频段内的氨基酸水溶液特征吸收谱的获取为活性生物大分子或组织的检测奠定了基础.     

有效介质理论在毒品太赫兹光谱鉴别中的运用

为使实际毒品鉴别工作更为准确、可靠,运用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)获得了冰毒(MA)与面粉及二者不同比例混合物的太赫兹(THz)光谱.根据混合物及面粉的实验结果,采用Bruggeman有效介质理论成功计算出目标成分MA的介电函数,进而获得了MA的吸收谱.计算所得吸收谱与实验所测纯MA吸收谱相符,证实了Brug...     

汽油的太赫兹时域光谱特性研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了不同型号汽油在0.28-2.1THz波段的光学性质,采用快速傅里叶变换得到样品的吸收谱和折射率谱.同时,运用傅里叶变换红外光谱装置测定了样品的中红外吸收谱.比较两种实验结果可知,不同型号汽油在太赫兹波段有明显的峰位位移和相对峰强改变,且吸收谱带展宽,说明样品在太赫兹波段比在中红外波段更具有吸收活性.太赫兹技术可作为中红外等光谱技术的互补手段,研究汽油组成的特性及鉴别其结构的细微变化等.     

4,4′-二乙炔基偶氮苯的合成及其光学性能

以苯胺为原料通过偶联反应合成了4,4′-二乙炔基偶氮苯,并通过1H NMR对各步合成产物结构进行了分析.1H NMR结果表明:4,4′-二乙炔基偶氮苯合成产率达到85%.产物的紫外光谱显示:在波长243 nm处出现苯环π-π*吸收;350 nm处显示了偶氮苯发色团的反式特征吸收峰;420 nm左右出现偶氮苯顺式特征吸收峰.不同照射时间下的紫外光谱图表明,4,4-二乙炔基偶氮苯氯仿溶液在365 nm紫外光照射下会发生顺-反异构现象.     

润滑油的太赫兹波段光学与光谱特性研究

采用太赫兹时域光谱（THz-TDs）测试和近红外光谱测试相结合的方法,研究了不同种类的润滑油在0.3-1.6THz波段的光学性能和光谱特性。实验结果得到润滑油在太赫兹波段比在近红外波段更具有吸收活性,不同种类的润滑油可以根据其在太赫兹波段的特征谱进行鉴别。太赫兹时域光谱技术在润滑油分析领域的应用表明,该技术将在石油领域产生重大影响。     

偶氮苯调控DNA解链的机理研究

采用半经典动力学模拟的方法研究了偶氮苯、2-甲基偶氮苯及2,6-二甲基偶氮苯3种分子的光致异构化反应,上述3种偶氮分子结构由反式变为顺式的时间顺序是偶氮苯<2-甲基偶氮苯<2,6-二甲基偶氮苯,说明光致异构化反应的活化能顺序是偶氮苯<2-甲基偶氮苯<2,6-二甲基偶氮苯.这就意味着2,6-二甲基偶氮苯发生光致异构化反应必须吸收足够高能量形成活化分子,从而克服过渡态能垒.较高的能量状态决定了分子在过渡态的热力学稳定性降低,因此反式的2,6.二甲基偶氮苯在过渡态更容易失活.形成顺式异构体.模拟结果解释了2,6.二甲基偶氮苯对DNA解链过程调控效率最高的实验现象.     

基于主成分回归的低浓度α——HMX太赫兹光谱定量分析

为了确保HMX的功能有效性、作用可靠性、管理安全性,需要对β-HMX中低浓度不稳定α-HMX进行定量检测。本文将主成分回归分析方法与太赫兹光谱技术结合,以不同浓度HMX混合物的太赫兹吸收谱数据作为输入,建立吸收系数与浓度之间的预测模型。结果表明,该方法所建立的预测模型的相关系数R为0.956,组分含量预测误差保持在1%范围内,具有较好的预测效果。     

氨基酸分子太赫兹吸收谱与量子化学计算

该文利用THz时域光谱仪得到L-谷氨酸样品与精氨酸样品的太赫兹吸收谱,并运用量子化学计算分析软件Gaussian 09和DFT理论计算了L-谷氨酸与精氨酸分子的太赫兹吸收谱,将仿真与实验的光谱进行对比,观察两者吸收峰位置和数量,得到L-谷氨酸与精氨酸的光谱特性。结果表明,THz时域光谱技术在3 THz内具有性噪比高,对生物分子结构活性无破坏等优点,是新兴的相干检测技术。仿真与实验的结果比较吻合,但仿真频率向的高频有偏移。     

苯丙氨酸的太赫兹光谱测试与理论研究

采用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术,在室温氮气环境下对固态苯丙氨酸进行了光谱测试,获得了样品在THz波段的特征吸收谱,发现苯丙氨酸样品在有效光谱范围（0.2～2.2 THz）内有两个明显的特征吸收峰,分别位于1.23和1.99THz处.用从头算理论,在HF/6-31G水平下对苯丙氨酸分子进行结构优化和频率计算,得到了样品在0.1～10 THz的振动频谱.在有效光谱范围内,理论计算结果与实验相互对应且符合较好,同时根据计算结果对实验中特征吸收的振动模式进行了指认.     

偶氮苯分子在银胶中的表面增强拉曼光谱研究

报道了偶氮苯分子的常规拉曼谱（NRS）及其在活性衬底银胶上的表面增强拉曼散射（SERS）谱,对它的拉曼特征峰进行了指认。通过偶氮苯的常规拉曼光谱和SERS谱的对比表明,偶氮苯分子是通过苯环和近邻的氮原子吸附于金属表面,分子近于垂直站立在金属表面。     

利用太赫兹光谱定量分析固体混合物

为测定固体混合物中感兴趣成分的含量,研究基于太赫兹吸收光谱拟合的定量检测方法。以无水茶碱和乳糖一水合物组成的混合物为例,在样品组成已知的条件下,采用经典最小二乘回归建立校正模型,二者浓度预测的平均误差分别为5.39%和6.91%。当假设乳糖为未知干扰物时,采用Lorentzian线型与多项式叠加拟合吸收峰,并通过拟合得到的峰强度预测茶碱的浓度,平均误差为6.64%。结果表明,根据太赫兹光谱包含的特征信息能够对混合物中的感兴趣成分进行准确的定量分析,因而太赫兹技术在质量监控领域具有潜在的应用前景。     

利用太赫兹光谱定量分析固体混合物

为测定固体混合物中感兴趣成分的含量,研究基于太赫兹吸收光谱拟合的定量检测方法。以无水茶碱和乳糖一水合物组成的混合物为例,在样品组成已知的条件下,采用经典最小二乘回归建立校正模型,二者浓度预测的平均误差分别为5.39%和6.91%。当假设乳糖为未知干扰物时,采用Lorentzian线型与多项式叠加拟合吸收峰,并通过拟合得到的峰强度预测茶碱的浓度,平均误差为6.64%。结果表明,根据太赫兹光谱包含的特征信息能够对混合物中的感兴趣成分进行准确的定量分析,因而太赫兹技术在质量监控领域具有潜在的应用前景。     

太赫兹场作用下的GaAs双量子阱的光吸收分析

用密度矩阵理论分析了在超快脉冲及太赫兹场作用下GaAs量子阱和双量子阱的光吸收谱.分析表明：在直流和太赫兹场作用下,由于量子约束斯塔克效应,光吸收谱呈现出多个激子吸收峰.改变太赫兹的强度和频率,吸收谱出现恶歇分裂,并产生边带,这些分裂主要来源于太赫兹作用下激子的非线性效应.     

基于太赫兹时域光谱的橙子和多菌灵成分的定量研究

利用太赫兹时域光谱技术对橙子和多菌灵混合样品进行检测,获得混合样品的太赫兹(THz)时域波形;对其进行傅里叶变换,采用菲涅尔公式计算折射率和吸收谱,最后以各样品的吸收谱为研究对象,利用多元线性回归技术进行定量分析研究,获得多菌灵和橙子组分含量。研究结果表明:多菌灵和橙子组分含量的相对误差均小于7%;太赫兹时域光谱技术能够用于水果与农药混合物的定量分析研究,同时,本实验也为该技术应用于农产品农药鉴别检测提供了借鉴。     

离子水溶液低频振动光谱的理论研究

离子水溶液的低频振动光谱蕴含许多动力学行为的信息.诸如转动扩散,分子间振动、摆动,离子对转动,惯性受限转动及受阻平动运动等.结合理论和实验光谱,可以从中得到离子与水分子的相互作用机理.本文回顾最近对于离子水溶液一系列低频振动光谱的理论研究工作,包括以下几个方面:运用投影算法揭示光学科尔效应(OKE)中阳离子效应的本质在于其水亲和性差异;结合介电弛豫光谱(DRS)及OKE光谱,考察氯化镁水溶液中动力学的非均质性及离子配对现象;硫酸镁和氯化钠离子水溶液的GHz低频DRS光谱以及水,氯化钠、氯化镁溶液的二维拉曼-太赫兹光谱的理论模拟.相比传统的一维拉曼和太赫兹光谱,二维拉曼-太赫兹光谱明显地反映了阳离子效应,并提供了更加复杂而有趣的动力学信息.最后我们提出目前理论模拟的问题及未来的展望.     

偶氮苯调控DNA解链的机理研究

采用半经典动力学模拟的方法研究了偶氮苯、2-甲基偶氮苯及2,6-二甲基偶氮苯3种分子的光致异构化反应,上述3种偶氮分子结构由反式变为顺式的时间顺序是偶氮苯2-甲基偶氮苯2,6-二甲基偶氮苯,说明光致异构化反应的活化能顺序是偶氮苯2-甲基偶氮苯2,6-二甲基偶氮苯。这就意味着2,6-二甲基偶氮苯发生光致异构化反应必须吸收足够高能量形成活化分子,从而克服过渡态能垒。较高的能量状态决定了分子在过渡态的热力学稳定性降低,因此反式的2,6-二甲基偶氮苯在过渡态更容易失活,形成顺式异构体。模拟结果解释了2,6-二甲基偶氮苯对DNA解链过程调控效率最高的实验现象。     

烟火药剂中三种常用氧化剂的太赫兹谱研究

为了探索烟火药剂中常用氧化剂的太赫兹谱,利用量子化学模拟计算烟火药剂中常用氧化剂氯酸钾、高氯酸钾和硝酸钾的太赫兹频率吸收范围和特征吸收峰.并用太赫兹时域光谱系统实际测量得到了这些氧化剂以及含高氯酸钾烟火药剂在0.2～2.5THz频谱范围内的吸收光谱峰值位置.氯酸钾在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰为2.4THz,纯高氯酸钾和含高氯酸钾混合烟火药剂都在2.0THz和2.2THz处分别具有明显的特征吸收峰,硝酸钾的特征吸收峰位于1.8THz和2.3THz处.理论计算与实验测量结果对比表明,三种氧化剂在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰有较好的一致性.     

β-环糊精与4,4′-二羟基二苯乙烷形成包结物的表征

基于紫外光谱、红外光谱、荧光光谱和计算机模拟技术研究了β-环糊精对4,4′-二羟基二苯乙烷的包结行为.结果表明,4,4′-二羟基二苯乙烷经包结后其紫外吸收有所增加,吸收峰红移了2~3 nm;红外特征峰被β-环糊精不同程度掩盖且特征吸收峰不同程度地发生一定的偏移;荧光强度随β-环糊精浓度的增大而逐渐增强;β-环糊精与4,4′-二羟基二苯乙烷形成稳定的1∶1包结物,包结常数为7.82×103L.mol-1;PM3优化后包结物的构型为4,4′-二羟基二苯乙烷分子部分进入β-环糊精空腔,模拟包结物的稳定化能为-59.13 kJ.mol-1.     

还原型谷胱甘肽的 THz 光谱

采用 THz 时域光谱(THz-TDS)测试技术, 在室温氮气环境下, 研究了还原型谷胱甘肽分子在0.2~2.4 THz波段的光谱特性, 获得了样品在该波段的特征吸收谱和光学参量. 表明样品对 THz 波有灵敏的光谱响应, 分别在0.85, 1.20, 1.52, 1.64和2.34 THz处得到明显吸收峰, 折射率的曲折变化与吸收峰的位置相对应; 利用密度泛函(DFT)理论计算了分子在 THz 波段的振动吸收谱, 并取得与实验符合很好的结果, 可以表明其实验光谱的特征吸收峰是由分子的整体振动及扭转形成, 不同的吸收峰位对应分子不同的振转模式.