维甲酸和叶酸的太赫兹光谱

利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）在室温下对两种抗肿瘤维生素类药物维甲酸和叶酸在0.2～1.8 THz范围内进行了光谱测量,得到对应的吸收谱和折射率谱,发现叶酸和维甲酸在太赫兹波段都有明显的特征吸收峰,可作为其在太赫兹波段的指纹谱用于药物分子识别。同时,采用Gaussian03软件进行了单分子的密度泛函理论模拟,模拟中采用B3LYP结合高斯型基组6～31 G（d,p）,理论计算与实验结果基本吻合。另外,采用Gaussian-View3.0对叶酸和维甲酸在THz波段的特征吸收峰进行了指认。结果证明:利用太赫兹光谱技术结合密度泛函理论模拟对两种抗肿瘤维生素类药物分子识别及其新药研制具有一定的参考意义。     

乳清酸的太赫兹光谱研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了乳清酸在10~120 cm-1的室温特征吸收谱;基于密度泛函理论,对乳清酸单个分子和晶胞周期结构的光学模式进行模拟计算。研究结果表明：乳清酸在10~120 cm-1波段范围内有3个明显的特征吸收峰,除95.5 cm-1的吸收峰来源于分子内和分子间相互作用外,其余2个特征吸收峰主要来源于分子间相互作用模式。乳清酸分子间的相互作用一定程度上遏制了其分子内振动强度。该研究将有助于工业生产中乳清酸的监测及其临床药理特性的分析。     

鞣花酸的太赫兹光谱研究

鞣花酸是一种存在于多种植物中的天然多酚组分,近年来越来越多的实验证实鞣花酸在抑制癌细胞增长和诱导癌细胞凋亡方面有很好的效果,同时也具有抗氧化和抗辐射等作用,在抗癌药品及保健药品中占有重要地位。因此对鞣花酸的研究有着重要的意义。太赫兹时域光谱技术（THz－TDS）是一种新型的时间分辨相干探测技术,本文利用太赫兹时域光谱技术研究了鞣花酸在0.2－2.4THz波段的光谱特性,得到了鞣花酸的吸收谱和折射率谱,并利用密度泛函理论(DFT)进行了模拟计算。研究发现,鞣花酸在该波段有光谱响应,分别在0.44、0.73、0.99、1.26、1.58、1.87和2.19THz频率处出现了反常色散现象和吸收峰。可以作为检测鞣花酸存在的定量分析依据,为药品及食品检测提供指导。     

含氰基混合液晶太赫兹波吸收模拟研究

E7是一种常用的强极性液晶混合物,它具有较高的光学各向异性和较宽的向列相温度范围。本文利用量子化学计算方法,采用基于密度泛函理论的Gaussian98程序包,对构成E7各成分液晶分子在太赫兹波段的吸收进行了研究。基于分子基团对太赫兹波吸收特性,与有关文献的实验数据进行了对比。结果表明,构成分子核心的苯环,分子侧链上的氧原子等,都会对分子吸收强度、吸收峰位置和数目带来较大影响。在实验难以测量的较低太赫兹频段,计算工作仍然能够给出清晰完整的分子振动吸收信息。在较高频率波段,计算得到的分子振动吸收信息与已有的实验数据符合的较好。     

盐酸吗啡的太赫兹光谱和理论仿真分析

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了盐酸吗啡原料药、4种辅料、中间体、成药在0.2～2 THz波段的光谱.盐酸吗啡原料药特征吸收峰为0.75 THz,1.17 THz,1.76 THz,原料药到成药的THz光谱发生了改变,中间体和成药的吸收谱有非常高的一致性,说明包衣对成药的THz光谱没有显著影响.采用密度泛...     

二硝基苯甲酸同分异构体的太赫兹与红外光谱特性

利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分别研究了2,4-, 2,5-, 3,4-, 3,5-二硝基苯甲酸的吸收谱.实验结果表明, 4种同分异构体的吸收光谱在红外波段(1 400~1 800 cm-1)表现出相似性, 而在太赫兹波段(0.3~2.2 THz)却存在非常明显的区别.利用密度泛函理论(DFT)对4种物质的吸收频谱进行计算, 并根据计算结果对吸收光谱的相似性和差异性进行解释.太赫兹时域光谱技术为鉴别物质的同分异构体提供了一种可行的手段.     

肉桂酸衍生物的太赫兹光谱及弱相互作用分析

利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）测试了对羟基肉桂酸（PCA）、反式-2-羟基肉桂酸（OCA）和4-氟肉桂酸（4-FCA）三种肉桂酸的衍生物（CADs）在0.5~3.5 THz范围内的吸收峰。基于密度泛函理论（DFT）,借助振动模式自动关联判定方法（VMARD）对三种样品THz吸收峰的来源进行了指认。最后采用分子力场能量分解法（EDA-FF）分析了分子体系的弱相互作用力形式,通过VMD绘制原子着色图进行了可视化分析,并研究了其原子在分子体系中对弱相互作用力的贡献类型和强弱。研究结果表明,基于THz-TDS、DFT与VMARD、EDA-FF方法结合不但能有效地辨别同分异构体及结构近似的有机分子,而且也能为其生化功能揭示提供有价值的参考数据。     

葡萄糖溶液的太赫兹光谱观察

生物有机分子的生物功能必须在其水溶液中实现。太赫兹波对水非常敏感,太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术能够检测生物分子——水分子界面的集体水分子网络动力学变化,是检测和研究生物有机分子溶液的理想工具。本文利用太赫兹时域光谱技术研究了葡萄糖的分子结构,获得葡萄糖及其不同浓度的溶液在室温氮气环境下的太赫兹时域吸收光谱,以及在室温真空环境下的傅里叶远红外光谱(FTFIR)。结果表明葡萄糖溶液对太赫兹波有特征吸收峰,不同浓度的葡萄糖溶液对太赫兹波的吸收各不相同。故使用太赫兹时域光谱技术能够完成葡萄糖及其不同浓度溶液的鉴别。     

光气的太赫兹/红外吸收及拉曼散射振动光谱研究

采用Restricted Hartree-Fock(RHF)自洽场方法和密度泛函理论(DFT)方法对光气(COCl2)进行了RHF/6-31G、RHF/6-31+G、RHF/6-31++G、RHF/6-311G、RB3LYP/6-31G、RB3LYP/6-311G、RB3LYP/6-31+G、RB3LYP/6-31++G、RB3LYP/6-31G(d)、UB3LYP/6-31G十种水平上的分子结构优化、分子振动模、振动频率及强度的理论计算.研究结果表明:理论计算结果与实验数据吻合得很好,用DFT计算方法的RB3LYP/6-31G(d)基组能获得与实验结果最为接近的理论计算数据,其计算的红外频率与红外实验测试频率的相对偏差绝对值的平均值为2.43%.COCl2各种太赫兹、红外振动模的理论计算活性由大至小的顺序分别为:CCl2 a-str＞CO str＞CCl2 s-str＞Op-deform＞CO deform＞CCl2deform.COCl2各种拉曼振动模的理论计算活性由大至小的顺序分别为:CCl2s-str＞CO str＞CO deform＞CCl2 deform＞CCl2 a-str＞Op-deform.由于COCl2在9THz有明显的THz特征吸收和拉曼散射振动,基于这一特性有望开发出毒气的太赫兹快速检测技术.     

飞秒激光的等离子体吸收太赫兹特性研究

在利用飞秒激光器产生太赫兹波的过程中,等离子体本身会对太赫兹波能量进行吸收,其吸收特性在太赫兹波雷达探测、等离子体隐身、电磁干扰研究等方面有着广泛的应用前景。结合理论分析设计了一种等离子体吸收太赫兹波的测量系统,提出等离子体粒子间相互碰撞吸收是导致等离子体吸收太赫兹波的主要原因,并在实验测量研究中发现等离子体密度大小、光学透镜焦距长短以及入射飞秒激光与倍频晶体晶轴角度是影响吸收程度的主要因素,这些研究为等离子体吸收应用提供了更加全面的理论支撑,有助于推动太赫兹波技术在军事及民用领域的快速发展。     

含氟炔基三苯液晶分子太赫兹吸收的计算模拟研究

以密度泛函理论为基础,利用Gaussian09程序包,通过Opt+Freq优化类型,以B3LYP/6-311g基组对10种不同数目及不同位置部分氟代的4-丁基-4’-[(4-丁基苯)乙炔]联苯液晶衍生物分子进行数值计算,根据氟原子的置换位置和数目对这些分子在太赫兹波段的光吸收情况进行了对比分析。结果表明,在太赫兹频段,氟原子置换的位置和数目会显著影响分子内其它官能团的吸收位置和强度。其中苯环内的C-H吸收会因为苯环上氟原子置换数目增加而减少,苯环上双氟原子的增加导致烷烃的吸收峰强度发生变化;对于炔烃,氟原子的置换会通过改变其偶极矩从而产生较强的吸收峰值。计算结果在分子官能团的吸收方面与文献报道的实验测量结果吻合得相当好。根据现有文献报道,作者还对比分析了0.3~3THz范围计算结果与相关文献的实验数据。总之,计算模拟结果能够较好地反应分子材料对太赫兹波的吸收状况,可为相关液晶分子的设计与合成提供参考。     

太赫兹技术对二氯苯胺两种同分异构体的检测

采用太赫兹时域光谱技术测量了3,4-二氯苯胺和2,5-二氯苯胺在0.2～2 THz波段的吸收谱,3,4-二氯苯胺在1.00 THz,1.48 THz,1.88 THz处有3个吸收峰,2,5-二氯苯胺在0.83 THz,1.04 THz,1.17 THz处有3个吸收峰,吸收峰峰位强度也有明显不同。采用密度泛函理论进行理论光谱计算,理论光谱与实测光谱一致性良好。结果表明通过太赫兹时域光谱技术可以实现3,4-二氯苯胺和2,5-二氯苯胺2种同分异构体的指纹检测,为太赫兹波段有明显特征吸收峰的毒性物质检测提供了一种快速、准确的方法。     

太赫兹场作用下半导体超晶格的动力学过程及光吸收谱研究

基于激子基，采用密度矩阵理论研究了太赫兹场作用下半导体超晶格的子带间动力学过程及光吸收谱。在太赫兹场的驱动下，激子作布洛赫振荡。子带间极化的缓慢变化依赖于太赫兹频率，随着太赫兹频率的增加，子带间极化向下振荡，极化强度降低。以 和 两种超晶格为例进行研究，它们的光吸收谱出现了卫星峰结构，这是由于太赫兹场与万尼尔斯塔克阶梯激子作用的非线性效应产生的。但是就 与 超晶格相比而言，我们研究发现，n<0的激子态与n=0的激子态耦合作用较强使得光吸收谱吻合性较好，n＝0时的激子态吸收光谱出现红移，n>0的激子态光吸收谱中出现的边带效应不是很明显。     

室温下中药附子的太赫兹波谱分析

为了对中药附子的道地性和品种进行鉴别以及控制产品质量,采用了飞秒激光激发光电导天线的太赫兹时域光谱技术,对同一产地4种不同制片方式的附子样品在室温干燥环境进行了检测和分析。结果表明：附子的太赫兹时域谱包含有幅度和相位信息,频谱具有较好的重复性,4种附子样品频谱明显分为两组。4种样品的太赫兹折射率存在明显的差异,可对不同的制片方式进行直观鉴别。由于吸收随着频率增加而增加,纯附子压片样品的有效频谱范围为0.2～1.05 THz,在此频谱范围内没有明显的特征吸收峰,吸收谱与THz频谱一致,因此附子道地性鉴别应考虑因不同制片方式造成的差异。     

基于实测大气参数的水蒸气吸收衰减的仿真计算

针对红外辐射在大气传输过程中,水蒸气的吸收衰减,只利用经验公式计算,存在较大的误差;利用MODTRAN等专业软件,使用过程复杂且移植和兼容较困难。因此,文中基于实测的大气参数,利用分子单线吸收法计算得到不同温度下的水蒸气吸收系数,拟合各月温度的高度分布解析式;仿真计算了水蒸气的光谱透过率和平均透过率,仿真结果表明,海拔高度、天顶角和传输距离等对水蒸气透过率具有较大影响,本方法计算的水蒸气透过率具有很高的准确度,在工程应用上具有一定的参考价值。     

应用太赫兹光谱技术快速无损鉴别中草药品种

确定中药品种是确保中药材质量的第一关。为探索中草药品种的快速鉴别方法,本文应用太赫兹光谱技术结合模式识别方法对6种中草药进行分类鉴别。采集了白附片、大黄、党参、陈皮、麦冬、天麻等6种常用中草药,共得到420组太赫兹光谱数据,在0.2~1.5 THz波段分别采用支持向量机(SVM)、主成分分析(PCA)和支持向量机相结合、线性判别分析(LDA)结合支持向量机等方法对6种中药材进行了定性鉴别分析。结果表明,太赫兹光谱数据结合线性判别分析和支持向量机建立的LDA-SVM中草药品种识别模型最优,模型准确率达100%,对未知样本的鉴别准确率达98.41%。本文的LDA-SVM模型具有较好的鉴别能力,能快速准确地鉴别出中药材的品种,为中草药的质量控制提供了又一鉴别手段。     

钝感RDX及HMX炸药的太赫兹光谱分析

采用太赫兹时域光谱技术（Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS）对钝感RDX（黑索金）和HMX（奥克托金）炸药在0～2.5THz频段的太赫兹吸收光谱进行了探测.得到了待测样品的太赫兹吸收光谱,确定了其特征吸收峰的位置并与其他研究机构所测吸收谱进行了对比分析.实验结果表明：利用THz-TDS技术可以对炸药进行检测和识别,同时可以对样品组成的细微变化进行分析和鉴别.为利用THz-TDS技术研究其他爆炸性物质,建立爆炸物的指纹谱库提供了科学依据.     

太赫兹超材料响应频率及频带的调控

自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应,THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐,影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法,即将超材料的结构单元整体按比例地放大和缩小.仿真结果表明,已满足阻抗匹配条件的超材料结构经整体比例变化之后,仍然满足阻抗匹配条件;而且,调整后超材料的吸收频率与尺寸变化的倍数成反比;令人惊奇的是,超材料的响应频带也随着单元尺寸的整体缩小而变宽.通过这种简易的尺寸变化方式,我们可以利用普通的超材料结构,得到一定范围内对任意入射频率具有完美吸收(吸收峰值大于98%)的太赫兹超材料.这种调制方式使超材料的设计变得更加简化,为超材料的理论与应用(特别是在器件中的应用)研究提供了更广阔的空间.     

Low-Frequency Vibrations of Indole Derivatives by Terahertz Time-Domain Spectroscopy

Several indole derivatives with different 3- substituents have been investigated by terahertz (THz) time-domain spectroscopy. The low-frequency absorption spectra and refractive indices were obtained in the range of 0.2 THz to 2.5 THz (7 cm-1 to 83 cm-1). These derivatives with different substituents present distinct features, which suggests that THz spectroscopy is sensitive to different structures and components of these chemicals. The density functional theory was employed to calculate the low-frequency vibrational properties of indole-3-carboxylic acid and indole-3-propionic acid based on their crystal structures, and the intermolecular interactions were involved. Meanwhile, the temperature dependence of the spectra agreed with the calculated results. The quantitative analysis of a ternary mixture was studied by taking the THz fingerprints into account, and the results demonstrate THz spectroscopy has great potential for the practical applications in biochemistry and pharmaceutics.