核苷分子振动结构研究

核苷分子振动结构研究韩立群，赵朔嫣，周义东，张培林（清华大学物理系北京１０００８４）核酸分子携带着生命的全部信息，研究组成核酸的核着分子就成为人们关注的课题。ＣＡＲＳ光谱是高灵敏度高分辨光谱，信号光有很好的方向性，频率高于入射光频率，很容易从空间和光...     

基于石墨烯带阵列的分子振动谱传感模型与仿真

分子振动谱广泛应用于化合物分子结构的测定、未知物的鉴定以及混合物成分的分析,是传感识别物质性质和特征的重要指纹。提出了基于石墨烯带阵列的分子振动谱传感模型,并采用数值仿真方法对模型进行了验证。结果表明,通过调节石墨烯带的化学势、阵列周期以及占空比,可以灵活地调控石墨烯带阵列的透射带宽;通过在检测区填充物质,发现透射谱的形状与被检测物的分子吸收谱一致,表明该传感器能够识别物质分子的振动指纹;透射谱的形状对检测区域填充物质的厚度不敏感,传感器的稳健性好。     

复合振动谱线处激励使铀浓缩更容易

同位素分离研究者在与分子吸收谱线和红外激光器的高功率波长匹配问题上可能遇到比预期要解决的问题更少。早期实验演示了在强红外场中，用把二氧合碳激光器调谐到包括三氯化硼和六氟化硫分子的强吸收谱线的方法，进行分子同位素选择离解。在莫斯科附近光谱学研究所进行的进一步研究中，当激光甚至被调谐到相当于分子复合振动的弱吸收谱线处时，同位素也被浓缩了。由于此种变换比强吸收谱线处来说更大量，这应该使铀浓缩研究的主要问题变得容易——寻找一种和吸收谱线合适匹配的激光。     

有机分子激光喇曼光谱偏振特性的实验研究

激光偏振喇曼光谱在确定分子振动模的对称性和红外光谱结构分析方面具有重要作用,本文报道了利用532nm激光从实验上测定了丙酮、甲醇、乙二醇和甲酰胺分子的激光偏振喇曼光谱,确定了各喇曼谱线对应的喇曼频移。测定了丙酮、甲醇、乙二醇和甲酰胺分子各喇曼频移对应的退偏比,并对各条谱线所属正则振动模的对称性进行了初步分析。     

食用植物油的激光喇曼光谱研究

用激光喇曼光谱方法测量和研究了食用植物油中某些分子基团的振动谱线,观察到了不饱和脂肪酸中的C＝C双键的振动喇曼谱线在油被长时间加热后减弱的现象。     

电子束控CO激光器发射特性的理论研究

对发射长脉冲（10^-4~10^-3秒）电子束控CO激光器的光谱、阈值及能量特性作了研究，该研究建立在速率方程的数值解上，这个速率方程组描述了：CO分子振动能级的粒子数；由在CO分子振动级间的跃迁引起的受激发射；及在这种气体转动-平动温度中的变化。     

用位相失匹配CARS方法研究尿嘧啶核苷分子的振动结构

在９００～１５００ｃｍ－１波段范围内，检测了尿嘧啶核苷水溶液的ＣＡＲＳ谱。由于采用了位相失匹配方法，从而消除了非共振背景，由此确定了碱基环骨架振动的若干模式，以及Ｃ—Ｈ键和Ｎ—Ｈ键的弯曲振动模式，侧链糖环的弱振动模式也可以在谱中观察到。对失匹配方法的原理及其实验条件给予了讨论。     

乳腺癌氧合血红蛋白表面增强拉曼光谱研究

采用重复性及生物兼容性较好的二维纳米银膜作为氧合血红蛋白表面增强拉曼散射光谱的（SERS）基底，利用具有较好匹配的近红外激光作为激发光源，通过引起共振拉曼效应分别对健康女性和女性乳腺癌患者的氧合血红蛋白进行SERS光谱研究。比较两组氧合血红蛋白平均SERS光谱，发现存在差异。利用SPSS软件的主成分分析（PCA）方法和独立变量T检验统计分析方法，发现两组光谱在659、813和1 122 cm-1拉曼频移处的谱峰有着极显著的区别。对主成分进行归属分析，女性乳腺癌患者氧合血红蛋白分子中，吡咯环的反对称变形振动、对称变形振动以及吡咯环的呼吸振动的强度、相对于健康女性显著减少，从而造成图谱谱峰有明显差异。除此以外，SERS技术结合SPSS统计分析方法能够较好地区分健康女性和乳腺癌患者的氧合血红蛋白，从而有望发展成为一种新型的乳腺癌临床诊断技术。     

左旋多巴宽频太赫兹光谱研究

利用空气等离子体太赫兹时域光谱系统,获得了0.5～14.5 THz范围内左旋多巴(L-DOPA)的特征指纹谱,并研究了吸收光谱随温度的变化效应。利用密度泛函理论计算L-DOPA的晶胞结构,并对太赫兹振动光谱进行了分析。结果表明:L-DOPA在太赫兹波段的吸收峰对应于不同的集体振动和分子局域振动,其中分子的集体振动在整个太赫兹波段分布较广,且苯环和分子侧链表现出不同的振动特点,这些结构振动特异性与分子构象以及分子间氢键的相互作用密切相关。     

激光光声振动谱研究表面吸附

报道在超真空系统中利用激光光声振动谱研究表面吸附的实验结果。通过振动谱在高背景气压下的可逆物理吸附及位相甄别法研究NH_3分子双层吸附生长机理等实例,展示出激光光声谱是一种较理想的表面吸附研究手段。     

氮气CARS理论光谱计算及在温度测量中的应用

基于量子理论,对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)的机理进行了探讨,给出了氮气分子Q支CARS光谱的理论计算模型。进行了氮气分子拉曼散射截面、不同能级分子布居数密度差、振转配分函数及三阶非线性极化率的计算。仿真结果表明适当的简化能够大大缩短光谱计算的时间,并且与已有的结果比较接近,能够应用于CARS测量应用。介绍了能够用于瞬态温度场测量的单脉冲CARS装置,理论光谱分辨率可达0.1cm-1,轴向空间分辨率5mm,光谱采样频率10Hz。     

环形泵浦相位匹配CARS技术的匹配方式和空间分辨率的实验研究

通过对环形泵辅相位匹配方式的解剖，发现所得到的CARS信号是由多种相让匹配方式产生的，分析了各种匹配方式产生的CARS强度的份额与空间分布。通过光路设计可得到与交叉BOXCARS相比拟的空间分辨率。计算和实验都证实了两束泵浦光与斯托克斯光在透镜表面上的张角有一最佳值，这种相位匹配方式是不存在相位失配的BOXCARS，并充分利用了环形泵浦束的能量。     

环形泵相位匹配CARS技术的匹配方式和空间分辨率的实验研究

通过对环形泵辅相位匹配方式的解剖，发现所得到的CARS信号是由多种相让匹配方式产生的，分析了各种匹配方式产生的CARS强度的份额与空间分布。通过光路设计可得到与交叉BOXCARS相比拟的空间分辨率。计算和实验都证实了两束泵浦光与斯托克斯光在透镜表面上的张角有一最佳值，这种相位匹配方式是不存在相位失配的BOXCARS，并充分利用了环形泵浦束的能量。     

CARS相邻能级选择激发最佳可调参数的设计

在其他实验参数都确定的情况下,通过进一步调整泵浦光、斯托克斯光和探测光的相位函数,计算对称与反对称伸缩振动的光极化强度峰值之比为最优,来实现甲醇溶液中CH3对称和反对称伸缩振动相干反斯托克斯拉曼光谱（CARS）的选择激发。采用Silberberg提出的控制方法,通过参数调整实验,总结了各可调参数对选择激发效果的影响,并根据相关理论,定性分析了该控制方法的内部控制机理及最佳可调参数的范围,最后总结实现相邻能级选择激发的参数调控方法。     

用单次脉冲非稳腔空间增强探测CARS技术测量火焰温度

采用宽带相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)技术测量了甲烷-空气预混火焰温度场分布,并分析了温度测量的不确定度.建立的宽带CARS实验系统采用非稳腔空间增强探测(USED)相位匹配构造,其横向空间分辨率约0.1 mm,纵向空间分辨率约3 mm,该系统能实现10 Hz重复频率测量火焰瞬时温度.采用宽带非稳腔空间增强探测CARS在甲烷-空气预混火焰中获得了单次激光脉冲的高信噪比氮气Q支CARS实验谱,用CARS理论计算软件拟合理论谱和实验谱确定了预混火焰的温度随高度的分布,采用单次激光脉冲的氮气Q支CARS实验谱测量火焰温度的不确定度小于5%.     

CARS在超音速燃烧研究中的应用

报道了氮、氧和水的Q支CARS谱以及氢的S(5)和S(6)纯转动CARS的测量结果,并用来确定超音速燃烧火焰中的温度及氢和氧的浓度;用水的Q支CARS谱得到共振与非共振谱积分面积比随浓度的变化曲线。提出并发展的同时测量氢和氧的CARS谱新方法,为同时测量火焰温度和氢、氧浓度提供了一条途径,特别对不含氮的燃烧系统更具重要意义。     

同时测量氢和氧CARS谱的新方法

提出一种仅需一台染料激光器即可同时测量火焰中氢和氧的CARS谱的新方法.取带宽为120cm~(-1).中心波长位于580.4nm的Stokes光束与532nm的泵浦光束相配合.同时测量氢扩散火焰中的氢和氧的CARS谱.用氢的S(6)和S(5)的积分强度比确定火焰中的温度并与氮的Q支CARS谱测量的温度和经过热损耗修正的热电偶测得的温度取得了相当好的一致结果.一次测出氢和氧的CARS谱.避免多次测量中参数的难以重复性.提高了以温度为参数来确定浓度的准确性.     

硝基苯蒸气的CARS谱

建立了气体OARS实验装置,并进行了硝基苯蒸气CARS谱的初步研究。发现硝基苯的—NO_2对称伸缩振动模(=1345厘米~(-1))在相变时有频率位移,气相谱线较液相的明显展宽,并呈现不对称性。     

四光束饱和CARS光谱的计算

本文计算了四光束饱和相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)光谱线型和多普勒加宽谱上的烧孔线型,给出了它们的近似解析式。分析了利用CARS线型上烧孔的消多普勒高分辨率饱和光谱方法。     

The Behavior of CARS in Anti-Stokes Raman Converters Operating at Exact Raman Resonance

In this paper, we present a model that fully describes the quasi-stationary behavior of coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) in an anti-Stokes Raman converter operating at exact Raman resonance. We demonstrate that the CARS mechanism actually comprises two opposite and competing interactions, which respectively create and annihilate phonons in the Raman medium. Furthermore, we show that both the phase mismatch of the CARS four-wave mixing process and the level of pump depletion determine which of these two interactions takes place along the converter path length. In addition, we demonstrate that our CARS model is fully in line with seemingly contradictory findings in Raman conversion experiments. Finally, we discuss the fundamental differences between our CARS interpretation and the CARS models presented earlier.