DAOSD方法对气相条件下甲醇-氯仿体系分子间相互作用的研究

本工作中使用本课题组设计并制造的气体池,通过DAOSD方法考察了甲醇与氯仿在气相条件下的相互作用。通过对混合物气相红外光谱进行二维异步相关处理得到二维谱图,谱图上的交叉峰表示两种分子间存在相互作用。这种方法排除了溶剂的干扰,扩展了DAOSD及相关方法的应用范围。     

双光谱二维异步相关光谱表征分子间相互作用的可行性研究

双光谱二维异步相关光谱(2T2D-异步相关光谱)是一种利用两幅一维光谱创建异步相关光谱的新方法。相对于最少需要三幅一维光谱的传统异步相关光谱, 2T2D-异步相关光谱可简化实验过程,有利于样品昂贵体系的表征。利用数学分析、模拟及实际体系实验对2T2D-异步相关光谱应用于表征分子间相互作用的可行性进行了研究。首先建立一个包含P和Q两种溶质的模拟体系,设定P有光谱峰, Q没有光谱峰。数学分析表明:(1)不正确设置P和Q初始浓度,可导致2T2D-异步相关光谱的强度恒为零;(2) 2T2D-异步相关光谱不能反映与分子间相互作用相关的峰强变化;因此,利用2T2D-异步相关光谱表征分子间相互作用可能得到错误的结论。为将2T2D-异步相关光谱发展成为表征分子间相互作用的可靠方法,首先对2T2D-异步相关光谱中P和Q初始浓度的设置方法进行了研究,得出当P和Q初始浓度满足文中式(6)时,可避免不正确设置P和Q初始浓度导致2T2D-异步相关光谱强度恒为零的情况;在此基础上,为解决2T2D-异步相关光谱不能反映与分子间相互作用相关的峰强变化问题,通过向体系中加入具有独立光谱峰和适合浓度的虚拟物质S,发展出带有辅助交叉峰的2T2D-异步相关光谱(ASAP-2T2D-异步相关光谱)。模拟体系实验表明ASAP-2T2D-异步相关光谱可正确反映与分子间相互作用相关的峰宽、峰位及峰强变化,是表征分子间相互作用的可靠方法。最后,将ASAP-2T2D-异步相关光谱应用于表征苯并-15-冠醚-5(BC)与Li^+间的相互作用,实验结果表明ASAP-2T2D-异步相关光谱可同时反映BC特征峰的峰位及峰强变化,进一步证实ASAP-2T2D-异步相关光谱可正确表征分子间相互作用。     

用二维相关红外光谱研究4-氨基吡啶／甲基丙烯酸分子间的相互作用

二维红外光谱（2D—IR）是近十几年兴起的基于时间分辨红外信号的分析技术。该技术通常采用一定的外界扰动（如温度、浓度、磁场等）作用在样品体系上，检测并记录样品在激发和后继的驰豫过程中的光谱变化。对上述外界扰动下获得的随时间变化的光谱信号进行数学上的相关分析，从而产生二维相关光谱。二维相关光谱可以提高谱图分辨率，简化含有许多重叠峰的复杂光谱，阐明官能团之间的各种相互作用，是研究分子内、分子间相互作用的一种强有力的手段。     

二维相关红外光谱的开放光程FTIR气体探测方法

开放光程傅里叶变换红外光谱(OP-FTIR)可以实现快速、灵活、定量化地探测气体,但相较于气体池抽取气体的方式, OP-FTIR的信号微弱,对气体的探测能力受到制约,为提高其对气体的探测能力,以自然状态的气体流动为扰动对测得的气体红外光谱数据进行二维相关分析。以乙醇气体和两种白酒挥发物作为验证对象,用OP-FTIR方法测得乙醇气体以及泸州特酿和汾酒挥发物的红外吸收光谱。未经处理的乙醇气体红外吸收光谱图中,并没有观察到明显的乙醇特征峰,对该红外吸收光谱数据进行二维相关分析,其二维相关同步谱图中对角线上(1 050, 1 050 cm~(-1))处有明显的自相关峰,该自相关峰来自于乙醇,结果验证了:结合二维相关红外光谱,提高了OP-FTIR方法对气体的探测能力。对不同浓度乙醇气体的红外吸收光谱数据进行二维同步相关处理,发现二维相关同步谱图中以1 050cm~(-1)为中心的自相关峰强度随着乙醇气体浓度的增加而增强,说明基于二维相关光谱的OP-FTIR气体探测方法具有一定的定量分析能力。用OP-FTIR方法探测泸州特酿和汾酒的挥发物时,在820～1 480cm~(-1)波段探测挥发物中的乙醇气体,气体含量通过二维相关同步谱图中对角线上(1 050, 1 050 cm~(-1))处的自相关峰强度来衡量,结果显示泸州特酿挥发物中的乙醇气体含量高于汾酒;在1 700～1 820和1 400～1 600 cm~(-1)波段探测挥发物中的香气物质,通过对比泸州特酿和汾酒挥发物的二维相关异步谱图,发现泸州特酿比汾酒挥发物二维相关异步谱图中有更多的交叉峰,说明泸州特酿挥发物表现出更丰富的香气物质信息,这一区别可以用来鉴别泸州特酿和汾酒挥发物。研究证明,基于二维相关红外光谱的OP-FTIR气体探测方法,提高了OP-FTIR方法探测气体的能力,且具有一定的定量分析能力,同时,用于不同挥发物的鉴别也值得进一步研究。     

二维相关光谱探测荧光能量转移现象

以EuCl₃和NdCl₃混合水溶液为研究对象,按正交浓度序列以浓度为外部扰动构建紫外可见-荧光二维相关光谱。在混合溶液的二维相关光谱中,观察到了Eu3+的荧光发射谱峰与Nd^{3+的吸收谱峰之间存在交叉峰。交叉峰的出现表明Eu3+和Nd3+的荧光发射与吸收之间存在能量传递。二维相关光谱中交叉峰的产生并非由于溶剂水分子与溶质(Eu3+或Nd3+)之间相互作用;若以单一溶质的EuCl₃和NdCl₃的水溶液构造模拟的“混合溶液”的拟合光谱构建二维紫外可见-荧光相关光谱,由于Eu3+和Nd3+在空间上相互分离,无相互作用发生,交叉峰并不存在。二维相关光谱的交叉峰可为从光谱学角度探测复杂体系能量传递及其相关机制提供一条新思路。}     

基于小波变换的二维红外相关光谱鉴别人参的生长年限

探讨了将小波变换处理方法应用到不同生长年限人参的二维红外相关光谱数据预处理中。结果表明： 经过小波变换处理后,可以有效提高二维红外相关光谱同步图的分辨率,增强谱图中的信号峰,提高谱图中重叠峰的分离度,还可提供新的信息,从而在很大程度上增强了二维红外相关光谱对复杂体系的分析鉴别能力。借助此方法,可以鉴别人参的生长年限。     

二维相关谱在食品品质检测中的研究进展

近年来,食品质量与安全问题越来越严重,需要快速便捷的检测技术以确定食品的品质。二维相关谱技术由于其高光谱分辨率、高选择性和高图谱解析能力,可有效解决常规一维谱在数据分析过程中所遇到的三个困难：①光谱选择性低;②特征信息提取难;③图谱解析难,特别适合于那些传统一维光谱方法难以满足的相似样品的判别分析。综述了二维相关谱方法的发展历程、获取谱图的实验方法、以及数学原理和谱图性质。同时,也指出根据同步二维相关谱交叉峰的正负以及异步二维相关谱交叉峰的有无,可实现被覆盖的或被淹没的弱峰之间相互指认和验证,确认其来源。详细介绍了二维中红外、近红外、紫外、荧光和拉曼相关谱在乳制品、酒类、食用油、肉类、蜂蜜、大米等食品品质检测中的应用,分析了目前二维相关谱方法存在的问题,展望了二维相关谱的发展前景。     

二维相关红外光谱研究4-氨基吡啶/甲基丙烯酸分子间相互作用

采用二维相关红外光谱方法研究了4-氨基吡啶和甲基丙烯酸分子问相互作用.一维红外光谱难以直接反映4-氨基毗啶和甲基丙烯酸分子间相互作用的类型和键的关联,而二维相关分析结果清晰表明4-氨基吡啶和甲基丙烯酸分子间存在的相互作用.研究中发现1298和1 202 cm-1归属于甲基丙烯酸的-OH伸缩振动峰与1 531 cm-14-氨基吡啶的C=N伸缩振动峰存在同步交叉正峰,3 382和3 212 cm-1属于4-氨基吡啶的氨基N-H伸缩振动峰与1 705 cm-1归属于甲基丙烯酸的羰基伸缩振动峰存在同步交叉正峰.根据二维相关规则,4-氨基吡啶的C=N峰与甲基丙烯酸的-OH峰、4-氨基吡啶的氨基N-H峰与甲基丙烯酸的羰基峰有很强协同作用.结果表明4-氨基吡啶的C=N与甲基丙烯酸的-OH存在静电作用,4-氨基吡啶的氨基与甲基丙烯酸的羰基存在氢键作用.二维红外光谱是研究分子内、分子间相互作用的一种强有力的手段.     

几种车前草二维红外相关光谱的分析研究

采用二维相关红外技术,并借助于变温过程所跟踪的动态光谱进行分析研究,分析鉴别了来自不同地区的车前草。对不同地区车前草的峰位、峰形、峰强进行比较,可知它们的一维谱图没有明显的区别,而二维相关谱图中,异步图差异比较明显。凭借二维红外相关谱上的自动峰和交叉峰可以较直观的鉴别不同产地的车前草,而且还可以揭示其两者相应各官能团的变化规律。该法快速、准确,可作为中药材鉴定提供一种方法和手段。     

落叶松树皮原花青素生产过程的红外光谱分析

为了评价现有的落叶松树皮原花青素中试生产过程，了解生产过程中各工艺流程对产品组分含量的影响，将各工艺处理后所得样品进行了一维红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)、二阶导数光谱(second derivative infrared spectroscopy，SD-IR)及二维相关光谱(two-dimensional correlation infrared spectroscopy，2D-IR)三级鉴定研究。实验结果表明，一维红外光谱中各样品光谱峰形较为相似，一些物质的特征峰消失或者偏移反映出样品组分含量的变化。随着生产工艺的进行，样品纯度、结构越来越接近原花青素标准品，但是仍含有少量其他物质。通过二阶导数谱进行分析，验证了一维光谱分析的结果，而且随着进一步提高谱图分辨率，将一维谱图中没有显现出来的差异直观的表现出来。在波数为830～1 310 cm-1的二维相关光谱中，各过程样品自动峰出现的位置、个数以及强度有了更为显著的差异。通过红外三级光谱鉴定可以得出：随着生产过程的进行，样品中所含原花青素纯度越来越高，最终得到的样品结构与原花青素标准品极为相似，但是产品中仍然含有少量杂质。     

Crystal → nematic phase transition in the liquid crystalline system 1‐isothiocyanato‐4‐(trans‐4‐propylcyclohexyl) benzene (3CHBT) probed by temperature‐dependent micro‐Raman study and DFT calculations

Raman spectra of 3CHBT in unoriented form were recorded at 14 different temperature measurements in the range 25–55 °C, which covers the crystal → nematic (N) phase transition, and the Raman signatures of the phase transition were identified. The wavenumber shifts and linewidth changes of Raman marker bands with varying temperature were determined. The assignments of important vibrational modes of 3CHBT were also made using the experimentally observed Raman and infrared spectra, calculated wavenumbers, and potential energy distribution. The DFT calculations using the B3LYP method employing 6‐31G functional were performed for geometry optimization and vibrational spectra of monomer and dimer of 3CHBT. The analysis of the vibrational bands, especially the variation of their peak position as a function of temperature in two different spectral regions, 1150–1275 cm⁻¹ and 1950–2300 cm⁻¹, is discussed in detail. Both the linewidth and peak position of the ( C H ) in‐plane bending and ν(NCS) modes, which give Raman signatures of the crystal → N phase transition, are discussed in detail. The molecular dynamics of this transition has also been discussed. We propose the co‐existence of two types of dimers, one in parallel and the other in antiparallel arrangement, while going to the nematic phase. The structure of the nematic phase in bulk has also been proposed in terms of these dimers. The red shift of the ν(NCS) band and blue shift of almost all other ring modes show increased intermolecular interaction between the aromatic rings and decreased intermolecular interaction between two  NCS groups in the nematic phase. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

The ep -->e'p eta reaction at and above the S11(1535) baryon resonance

New cross sections for the reaction e p-->e p eta are reported for total center of mass energy W = 1.5--1.86 GeV and invariant momentum transfer Q2 = 0.25--1.5 (GeV/c)(2). This large kinematic range allows extraction of important new information about response functions, photocouplings, and eta N coupling strengths of baryon resonances. Newly observed structure at W approximately 1.65 GeV is shown to come from interference between S and P waves and can be interpreted with known resonances. Improved values are derived for the photon coupling amplitude for the S11(1535) resonance.     

核黄素在不同极性溶剂中的光谱特性研究

实验测得核黄素在水、二甲基亚砜(DMSO)和三氯甲烷三种不同极性溶剂中的稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱,研究了溶剂对核黄素光谱性质的影响。实验结果表明,在不同极性的溶剂中,核黄素的吸收峰位置几乎不变,而荧光光谱峰值随着溶剂极性的增大而出现红移。这是由于溶质分子的电子激发及溶剂化效应引起的电子重新分布导致它在极性溶剂中第一激发单重态能级的变化。在时间分辨荧光光谱实验中,核黄素在水溶液中荧光寿命也高于在其他两种溶剂中,荧光寿命的延长可归因于核黄素与氢键对体溶剂之间的分子间氢键相互作用。应用Gaussian09软件,采用密度泛函理论和含时密度泛函理论,结合基于密度的溶剂化模型,对不同极性溶剂中的核黄素分子进行基态和激发态优化和计算。通过前线分子轨道分析,核黄素的受激跃迁属于苯环和含氮杂环上的π电子向苯环及C N,C O共轭双键的反键轨道π*的跃迁。分子偶极矩的计算结果表明,核黄素分子的第一激发态偶极矩大于基态偶极矩,偶极矩的增大,导致溶质与溶剂分子之间的相互作用的增大。而溶剂分子与溶质分子基态和激发态的相互作用程度不同,使得吸收峰和荧光峰出现不同变化情况。极性越大的溶剂越有利于对激发态的稳定作用,使激发态能量降低,相应的发射波长发生红移。最后,通过分子表面静电势和弱相互作用分析,在水溶剂中考虑氢键作用对核黄素分子光谱的影响。多聚体结构的理论吸收和发射峰值更接近实验结果,说明多聚体结构合理。水分子二聚体与核黄素形成的环状结构,有利于提高核黄素分子的刚性,有利于荧光的发射,减少非辐射跃迁的几率,荧光寿命延长。     

2μm波段硫系玻璃微球激光器的制备和表征

工作在2μm波段附近的中红外微球激光器在生物医学传感、激光雷达、窄带光学滤波和空气污染监控等领域具有重要的应用价值.本文以自制的Tm~(3+)-Ho~(3+)共掺的Ge-Ga-Sb-S (2S2G)硫系玻璃为基质材料,采用玻璃粉末高温漂浮熔融法批量制备了高品质(典型品质因数大于10~5)硫系玻璃微球.优选一颗直径为205.82μm的微球为实验对象,利用光纤锥耦合法对其进行光学近场耦合实验.在808 nm抽运光的作用下,在1.8—2.1μm波段处可观测到明显的荧光回廊模现象.当抽运功率达到0.848 mW的阈值时,可在2080 nm附近观测到明显的激光输出.上述实验结果表明本文采用的2S2G硫系玻璃具有用于制备工作在中远红外波段的有源光学/光电子学器件的潜力.     

Studies on coordination and hydrogen bond intermolecular interaction using 1D & 2D FTIR spectroscopy

Two-dimensional (2D) correlation spectroscopy is a powerful method to study the intermolecular interactions between different molecules/functional groups. In the present paper, variable concentrations were selected to construct 2D synchronous spectrum for studying the weak intermolecular interactions in solutions. Mathematical analysis performed on 2D synchronous spectra using variable concentration as an external perturbation shows that the "Orthogonal Sample Design Scheme" is necessary for eliminating the interfering cross peaks in 2D synchronous spectra. The authors prepared four mixed-solutes-solutions whose concentration series satisfy the "Orthogonal Sample Design Scheme" for each chemical system and the consequent 2D synchronous spectrum was calculated from the corresponding four 1D spectra. Thus, by 1D & 2D FTIR spectra together with solid grinding reaction, the intermolecular interactions in two chemical systems (Sodium 2-Aminobenzoate/NdCl3 in aqueous solution, and 2-ethylhexyl phosphonic acid mono 2-ethylhexyl ester (PC88A)/Naphthenic Acid (NA) in heptane solution) were studied, where the intermolecular interactions only induce subtle spectral variations in conventional 1D spectra. First, the cross peaks between f-f transition bands of Nd3+ ion at 521, 574, 741, 795 and 865 nm and pi-pi transition band of Sodium 2-Aminobenzoate at 308 nm in 2D synchronous spectrum confirm the coordination interaction between Sodium 2-Aminobenzoate and Nd3+. Solid grinding reaction between Sodium 2-Aminobenzoate and NdCl3 and FTIR spectra of the product indicate that the vibration bands of amino, carboxyl groups from sodium 2-aminobenzoate show considerable changes. Based on the spectral result above, a conclusion is drawn that Nd3+ can coordinate with Sodium 2-Aminobenzoate by amino and carboxyl groups. Second, the cross peaks between POH stretching band of PC88A at 983 cm(-1) and COOH stretching band of NA at 1 710 cm(-1) in 2D spectra confirm the interaction between PC88A and NA. Subtraction spectrum demonstrates that when PC88A is mixed with NA in heptane solution, and P=O stretching band of PC88A shifts from 1 199 to 1161 cm(-1), and POH stretching band shifts from 983 to 965 cm(-1). Based on the spectral result above, a conclusion was made that PC88A and NA can interact with each other by forming new assemblies with POH and COOH groups.     

Measurement of the N-->Delta(+)(1232) transition at high-momentum transfer by pi(0) electroproduction

We report a new measurement of the exclusive electroproduction reaction gamma(*)p-->pi(0)p to explore the evolution from soft nonperturbative physics to hard processes via the Q(2) dependence of the magnetic (M(1+)), electric (E(1+)), and scalar (S(1+)) multipoles in the N-->Delta transition. 9000 differential cross section data points cover W from threshold to 1.4 GeV/c(2), 4pi center-of-mass solid angle, and Q(2) from 3 to 6 GeV(2)/c(2), the highest yet achieved. It is found that the magnetic form factor G(M)(*) decreases with Q(2) more steeply than the proton magnetic form factor, the ratio E(1+)/M(1+) is small and negative, indicating strong helicity nonconservation, and the ratio S(1+)/M(1+) is negative, while its magnitude increases with Q(2).     

基于脉冲对的交叉相位调制脉冲压缩中离散效应的抑制

提出一种新的抑制离散效应的方法——非对称脉冲对法，并对采用该方法和采用非同步耦合法在基于脉冲对交叉相位调制对脉冲进行压缩过程中，对离散效应影响的抑制效果进行了研究.数值模拟的结果显示：对于峰值功率为10mW、半极大全宽度为5ps的高斯入射脉冲，采用非对称脉冲对法，可以获得压缩比为137、基座能量比为0122、峰值功率为116mW的压缩脉冲. 关键词： 交叉相位调制 离散效应 非同步耦合法 非对称脉冲对法     

锌试剂与壳聚糖的结合反应机理的研究

为从分子水平认识多糖分子与小分子之间相互作用的机理 ,应用光谱法研究了壳聚糖 (CTS)与锌试剂(ZCN)的相互作用机理 ;测得ZCN CTS复合物吸收光谱出现新的吸收峰所需的临界ZCN/CTS摩尔比为 2 .6 7×10 3 ,CTS对ZCN的最大结合数为 6 .93× 10 3 ,实验值与理论值相吻合 ,证明了多糖与生物探针相互作用理论模型的可靠性 ;探讨了ZCN与CTS相互作用产生变色反应的机理 ,认为其是在ZCN与CTS大分子间发生静电相互作用的基础上 ,主要由ZCN与CTS大分子间的疏水相互作用所引起     

氢卟啉, N-/Neo-混杂卟啉结构和吸收光谱性质的密度泛函理论研究

卟啉类化合物是一类重要的光化学材料,其衍生物特殊的光电特性在各个领域中得到了广泛的应用。利用密度泛函理论(DFT)研究了(free base porphyrin, FBP)及其异构体(neo-confused porphyrin, NECP)和(n-confused porphyrin, NCP)三种卟啉环的几何结构和分子轨道能级。采用TDDFT方法计算真空和溶剂场极化连续模型下三者的吸收光谱。计算表明由于N原子位置变化,FBP,NECP和NCP在Soret带和Q带两个特征吸收峰也有不同。按FBP,NECP和NCP顺序,分子轨道能级LUMO依次降低,HOMO轨道依次升高,从而造成吸收光谱红移。HOMO和HOMO-1轨道能级的分裂造成了FBP和NECP的Soret带的多个吸收峰,而NCP的LUMO和LUMO+1 的能级差与其HOMO和HOMO-1能级差几乎相等造成Soret带只有一个最高吸收峰。计算结果表明不同溶剂(苯、氯仿、乙腈和水)条件下三者的Soret带和Q带特征吸收峰均有显著变化。为此重点讨论了N原子位置的变化及在不同性质溶剂下FBP,NCP和NECP三类化合物Soret带/Q带吸收光谱性质的变化规律和机理。