真空、低能离子注入后HeLa细胞的吸收光谱研究

在选用了石蜡油作为细胞耐受真空的保护剂基础上,分别采集了人宫颈癌细胞(HeLa细胞)经真空和不同剂量低能离子注入后的紫外吸收光谱.实验结果显示:HeLa细胞在202及260 nm附近均有特征性的吸收峰.数据的进一步分析发现:(1)HeLa细胞经真空处理后的紫外吸光值随着真空时间的延长而增加,且真空对细胞紫外吸收光谱的影响大于单纯的石蜡油浸泡影响;(2)真空对于HeLa细胞紫外吸光值的影响远低于低能离子注入的影响;(3)HeLa细胞在注入不同剂量的低能N+后,紫外吸光值会随着注入剂量的增大而增加.在上述分析的基础上,本文又探讨了低能N+束注入对肿瘤细胞的结构、各成分的组成比例及分子排列的影响,该研究为深入探索低能离子注入生物样品的作用机理奠定了基础.     

低能离子注入宫颈癌细胞的红外光谱分析

利用离子注入机所产生的低能N+模仿宇宙中低能离子作用于人宫颈癌细胞(HeLa cell),探索其对人类细胞的影响及作用机制。因实验中的低能离子产生和加速要在真空中进行,细胞在离子注入同时将受到真空的影响,为此研究人员利用石蜡油保护细胞以防止注入时的水份蒸发。注入处理完毕后收集细胞,采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析真空和低能N+束注入后细胞中大分子的相对含量、构型及其构象变化等方面的信息。结果表明：(1)不同处理后的样品在3 300 cm-1附近吸收谱带存在明显差异。对照样品的特征峰位为3 300 cm-1,而其他样品中除了注入5×1014 N+·cm-2外,红外吸收峰均向长波数方向移动,真空2×1015 N+·cm-2样品的频移尤为明显至3 420 cm-1处。(2)与对照样品相比较,各处理样品的1 378 cm-1处吸收峰峰位均向长波数方向频移。(3)处理样品相对于对照样品而言,2 360 cm-1处吸收峰均向长波数方向移动。该结果说明低能离子注入处理可以引起细胞中核酸、蛋白的含量和构象变化。     

银岛膜表面胸腺嘧啶吸附行为的表面增强拉曼光谱和表面增强红外光谱研究

利用激光刻蚀法制备了具有化学纯净表面的银岛膜,该岛膜有很好的表面增强特性。利用表面增强拉曼光谱和表面增强红外光谱对胸腺嘧啶分子在银岛膜表面的吸附状态进行了对比研究。表面增强拉曼光谱中CN和C—O伸缩振动模式的出现表明胸腺嘧啶分子由原来的酮式结构变成了烯醇式结构;C(4)O伸缩振动谱带明显增强和N(3)的去质子化异构体特征峰的存在证明胸腺嘧啶分子是通过O(8)和N(3)的共同作用倾斜地吸附在银岛膜表面。对10-5 mol.L-1胸腺嘧啶在银岛膜表面上的红外光谱利用欧米采样器进行了反射法测量,发现其红外吸收增强了200倍。红外信号分析的结果支持了胸腺嘧啶分子通过O(8)与银表面发生相互作用的论断,同时也可得出胸腺嘧啶倾斜地吸附在银岛膜表面的结论。     

N离子注入对金刚石膜场发射特性的影响

不同剂量的N离子被注入到化学气相沉积金刚石膜内，研究了表面结构及场发射特性的变化.Raman谱和x射线光电子能谱分析表明，N离子的注入破坏了金刚石膜表面原有的sp3结构，并在膜内形成大量的sp2 C—C 和sp2 C—N 键.样品的场发射测试显示N离子的注入显著提高了金刚石膜场发射特性，膜的场发射阈值电场从注入前的18 V/μm下降到注入后的4 V/μm.金刚石膜场发射特性的提高归因于N离子注入后膜内sp2 C键含量的增加和体内缺陷带的形成，这些变化能改变膜的表面功函数，提高Feimi能级，降低电子隧穿表面的能量势垒. 关键词： 场致电子发射 N离子注入 金刚石膜 热丝化学气相沉积     

银胶和银岛膜上胸腺嘧啶的表面增强拉曼光谱对比研究

利用表面增强拉曼光谱对胸腺嘧啶在银胶和银岛膜上的吸附状态进行了对比研究.光谱分析表明,胸腺嘧啶吸附在银胶和银岛膜表面后其分子结构发生了互变异构,由原来的酮式结构变成了烯醇式结构.在银胶和银岛膜表面胸腺嘧啶主要以N(3)去质子化异构体的形式存在.胸腺嘧啶通过O(7)和N(3)倾斜地吸附在银胶颗粒表面,通过O(8)和N(3...     

基于TG-FTIR与XPS的硬质聚氨酯泡沫/膨胀石墨复合材料阻燃机理研究

采用热重-傅里叶红外光谱(TG-FTIR)研究硬质聚氨酯泡沫(RPUF)和硬质聚氨酯泡沫/膨胀石墨复合材料(RPUF/EG)燃烧过程中气相产物生成及变化规律,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究其炭渣的微观形貌、元素组成及键合状态,结合阻燃性能测试阐明RPUF/EG复合材料阻燃机理。SEM分析表明RPUF/EG复合材料燃烧后炭渣中存在大量"蠕虫状"结构。TG-FTIR分析表明RPUF/EG复合材料热解分为两个阶段,第一个阶段对应于聚氨酯分子链硬段的降解,第二个阶段对应于聚氨酯分子链软段的降解,降解产物有异氰酸酯化合物、胺类化合物、碳氢化合物、芳香族化合物、 CO、 CO_2以及酯类化合物, RPUF/EG硬段降解产物强度高于PRUF的降解。XPS分析表明RPUF炭渣中C, N和O元素含量分别为77.63%, 10.30%和12.07%, RPUF/EG30炭渣三种元素含量分别为82.18%, 9.18%和8.35%。在此基础上,通过对C元素的分峰拟合发现RPUF炭渣中C—C/C—H, C—O/C—N和CO/CN含量分别为51.38%, 38.89%和9.73%, RPUF/EG30炭渣中三种结构含量分别为53.99%, 37.62%和8.39%,说明膨胀石墨的加入有利于聚氨酯分子链中C元素形成稳定石墨碳结构,从而有利于形成致密炭层;通过对N元素的分峰拟合发现RPUF炭渣中—NH—和N结构含量分别为49.06%和50.94%, RPUF/EG30炭渣中—NH—和N结构含量分别为43.96%和56.04%,说明膨胀石墨的加入有利于聚氨酯分子链中N元素形成稳定芳杂环结构,从而形成致密炭层;通过对O元素的分峰拟合发现RPUF炭渣中O,—O—和O_2/H_2O三种结构含量分别为19.30%, 16.72%和63.98%, RPUF/EG炭渣中三种结构含量分别为25.57%, 36.60%和37.83%,进一步说明RPUF/EG炭渣致密性明显提高。综合TG-FTIR, XPS和SEM分析,结合阻燃性能测试可以得出RPUF/EG复合材料阻燃机制:膨胀石墨粒子在燃烧过程中膨胀形成"蠕虫状"结构,其释放的酸性气体促进了聚氨酯分子链硬段的降解,并且促进聚氨酯分子链中C和N等元素形成致密炭层,上述致密炭层与"蠕虫状"结构一起覆盖在燃烧区域表面,有效抑制燃烧区域物质以及能量的输运,从而达到阻燃目的。以上研究为揭示膨胀石墨阻燃机理,拓展其在相关领域的使用提供了实验基础和理论依据。     

Ar离子注入YBa2Cu3O7—x超导薄膜中微结构变化的透射电子显微镜研究

Ar离子注入YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜后,不仅会引起样品超导转变温度T_c和临界电流密度J_c的下降,还会使样品的正常态由金属型变为半导体型。透射电子显微镜观察发现在小剂量(<5×10~(12)Ar/cm~2)注入情况下,样品的晶格结构几乎不受影响。随着注入剂量的增加,晶格损伤越来越严重,最终变成非晶态。对实验结果的分析表明,Ar离子注入引起YBa_2Cu_3O_(7-x)薄膜超导性能的变化主要与O原子子晶格的无序化过程有关。     

基于光谱学分析的聚氨酯弹性体/聚磷酸铵/氢氧化铝复合材料阻燃机理研究

采用熔融共混技术,将聚磷酸铵(APP)和氢氧化铝(ATH)引入到聚氨酯弹性体(TPU)中,制备了一系列热塑性聚氨酯/聚磷酸铵/氢氧化铝(TPU/APP/ATH)复合材料。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、激光拉曼光谱研究了TPU和阻燃TPU(FR-TPU)复合材料燃烧后炭渣的微观形貌、表面结构、元素组成、键合状态和石墨化程度,结合阻燃性能测试,揭示APP和ATH的协同阻燃机制。SEM分析表明相较于APP与ATH单独使用,TPU/APP/ATH炭层的空洞结构更少,炭渣的致密性更高。XPS分析表明FR-TPU的炭渣中C元素含量相比于纯TPU有所降低,O元素的含量有所上升,其中TPU/APP10/ATH10的C元素含量从88.2%降至69.24%,O元素的含量从8.07%升至17.78%,P和Al元素含量相较于单独添加分别从11.74%和16.36%下降至3.91%和3.31%。在此基础上,通过对C元素的分峰拟合发现TPU炭渣中C—C/C—H,C—O/C—N和CO/CN含量分别为61.05%,35.65%和3.30%;TPU/APP10/ATH10炭渣中三种结构含量分别为45.38%,45.00%和9.63%,说明ATH和APP复配使用有利于C元素形成酯、醚、羰基、羧酸（盐）、酯基等结构。通过对O元素的分峰拟合发现,TPU炭渣中O₂/H₂O,—O—,O三种结构含量分别为28.75%,44.36%和26.89%;TPU/APP10/ATH10炭渣中O₂/H₂O,—O—,O三种结构含量分别为44.33%,32.78%和22.89%,说明APP和ATH的加入有利于炭渣中O元素形成O₂/H₂O结构。通过对N元素的分峰拟合发现,TPU炭渣中—NH—,N结构的N元素含量分别为40.93%和59.07%;TPU/APP10/ATH10中—NH—,N结构的N元素含量分别47.17%和52.83%,说明ATH与APP复配使用促进了—NH—结构的形成。拉曼测试表明,相比于单独使用,APP和ATH复配使用,炭层的石墨化程度更好,致密性更高。以上分析结合阻燃测试可以得出TPU/APP/ATH复合材料阻燃机制：ATH受热分解生成氧化铝,吸收热量并释放大量水蒸气,有效促进APP降解,生成不燃性的氨气和聚磷酸,氨气和水蒸气稀释可燃性气体的浓度。随着温度继续升高,氧化铝可继续与聚磷酸反应生成偏磷酸铝[Al(PO₃)₃],同步催化聚氨酯基体成炭,形成高度石墨化炭层,石墨化炭层与偏磷酸铝一起覆盖在基体表面,有效抑制燃烧区域物质以及能量的输运,从而达到阻燃目的。     

张应变GaInP量子阱结构变温光致发光特性

对张应变GaInP量子阱激光器材料结构开展变温光致发光特性的研究,实验中激光器有源区为9nm Ga0.575In0.425P量子阱结构,采用N离子注入并结合730℃下的快速热退火处理来诱导有源区发生量子阱混杂.变温(10K～300K)光致发光特性研究表明:300K时,只进行快速热退火或者N离子注入的样品不发生峰值波长蓝移,N离子注入后样品在退火时发生波长蓝移,且蓝移量随退火时间的增加而增加;低温条件时,不同样品的光致发光特性差别较大,光致发光谱既有单峰,也有双峰,分析认为双峰中的短波长发光峰为本征激子的复合,长波长发光峰是由于有序区域中的电子与无序区域中的空穴复合引起.本研究可为半导体激光器长期工作可靠性和材料低温特性的相互关系提供一种新的研究思路.     

离子注入对InAs/GaAs量子点光学效质的影响

研究了低能质子注入诱导的界面混合和快速热退火对量子点发光效率的影响，对其光致发光 峰强进行了拟合计算.研究发现量子点的发光峰强度主要由载流子俘获时间和非辐射复合寿 命决定.由于后退火处理能够部分的消除因质子注入造成的缺陷，量子点中非辐射复合中心 浓度与注入剂量成亚线性关系；退火温度越高，非辐射复合中心被消除越多，亚线性程度越 高.界面混合导致的俘获效率的增加和注入损伤引起的非辐射复合是相互竞争过程，存在一 个临界的注入剂量N_C，当注入剂量N小于N_C，界面混合作 用较为明显，量子点 发光峰强随注入剂量增加而增强；当N大于N_C时，质子注入引起了大量的非 辐射复合 中心，主要表现为注入损伤，量子点的发光峰强随注入剂量增加而迅速减弱.退火温度越高 ，N_C越大. 关键词： 量子点 离子注入 峰强     

离子束注入胸腺嘧啶的紫外、红外效应研究

本文中我们利用紫外、红外光谱等分析手段获取低能离子束生物诱变的信息。发现用30 ke V低能氮离子和氩离子在 0 - 2× 1 0 16 ions/cm2注入剂量范围内注入胸腺嘧啶 ,其残存率随剂量的变化趋势均出现了不同于γ射线等辐照时的线性或肩型曲线 ,而呈现一种新的变化趋势——“马鞍型”曲线 ,表明参与结构的质量沉积不足以解释“马鞍型”曲线。红外光谱的分析结果表明在离子束注入过程中胸腺嘧啶分子确实存在结构上的修复。研究结果表明紫外、红外光谱可以给出离子束注入前后生物分子结构突变或重组、分子结构突变与注入剂量的关系以及分子的修复等信息。     

真空、低能离子注入对人宫颈癌（HeLa）细胞中 p53及c-fos mRNA的表达影响

在具有高效护水功能石蜡油的保护下进行了人宫颈癌细胞(HeLa细胞)的低能离子注入及真空处理, 用荧光定量PCR的方法分别研究了真空和30 keV N+的不同注入剂量下, 细胞中p53基因和c-fos基因的mRNA表达变化。 结果表明, 上述两个基因的表达与真空及低能离子注入之间存在着剂量关系。     

Phase analysis of a nitrogen implanted CrNi 18.9 steel: A cems-study

Conversion Electron Mössbauer Spectroscopy (CEMS) has been used to study the modified structure of the near surface region of a nitrogen implanted austenitic X10CrNiTi18.9 steel. The implantation dose was varied from 2 to 8*10¹⁷N⁺/cm² using an implantation temperature of 200°C and an ion energy of 100 keV. The (γ/a′)-ratio in the near surface region of the untreated material was changed by electropolishing and mechanical polishing of the surface. The results of the spectra are discussed in terms of nitrogen solid solution in the case of low nitrogen doses and precipitation of Fe-nitrides (ε-Fe₂N, ε-Fe_2+xN) with increasing implantation dose. Phase transformations referring to the Fe-nitrides and the (γ/a′)-ratio are observed with increasing nitrogen content.     

3种核酸碱基(胞嘧啶、胸腺嘧啶、尿嘧啶)在银电极表面的吸附形态

通过表面增强拉曼散射研究了胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶在粗糙银电极表面上的吸附形态随电极电位的变化关系.大量的结构信息可从丰富的表面拉曼信号及其随电极电位相应的变化而获得.分析表明在电极电位负移过程中,胞嘧啶一直通过N3位垂直吸附于纳米银颗粒表面;而胸腺嘧啶分子和尿嘧啶分子在表面的吸附状态都随电位改变发生了变化,较正电位下...     

Effects of ion implantation on yellow luminescence in unintentional doped n-type GaN

The effects of Si, O, C and N ion implantation with different implantation doses on yellow luminescence (YL) of GaN have been investigated. The as-grown GaN samples used in the work were of unintentional doped n-type, and the photoluminescence (PL) spectra of samples had strong YL. The experimental results showed that YL of ion implanted samples exhibited marked reductions compared to samples with no implantation, while the near band edge (NBE) emissions were reduced to a lesser extent. The deep-level centers associated with YL may be produced in GaN films by O and C ion implantation, and identities of these deep-level centers were analyzed. It was also found that the dose dependence of YL was analogous with the one of the intensity ratios of YL to the near band edge (NBE) emission (I _YL /I _NBE ) for ion implanted samples. The possible reason for this comparability has been proposed.      

Influence of argon-implantation on conventional and phototransferred thermoluminescence of synthetic quartz

Conventional and phototransferred thermoluminescence of crystalline synthetic quartz implanted with 70 keV Ar ions at fluences in the range 1?×?10¹⁴–5?×?10¹⁵?ions/cm² is reported. The glow curves, recorded at 5°C/s from beta-irradiated samples of similar mass, show a prominent peak between 100°C and 120°C. The thermoluminescence intensity of all implanted samples was greater than that of the unimplanted one. The increase in sensitivity is attributed to a corresponding increase in the concentration of point defects, as a result of the implantation, which act as electron traps or recombination centres. Kinetic analysis carried out using the peak shape, whole glow-peak and curve-fitting methods produced values of the activation energy, frequency factor and order of kinetics that are generally independent of implantation fluence. This result suggests that implantation did not necessarily affect the nature of the electron traps. With respect to phototransferred thermoluminescence, it was observed that it only appeared in the sample implanted at the highest fluence of 5?×?10¹⁵?ions/cm². This may be so because the concentration of deep traps produced as a result of implantation at low fluence is too low to give rise to phototransferred thermoluminescence. The intensity of the phototransferred thermoluminescence goes through a peak with illumination time. We attribute this behaviour to the relative concentration of holes at recombination centres and phototransferred electrons at shallow traps.     

胸腺嘧啶分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论和从头计算研究

采用量子化学B3LYP(含电子相关效应的杂化密度泛函)方法和HF(Hartree-Fock, 哈特利-福克)方法,在6-31+G**(C,H,N,O)/LANL2DZ(Ag)水平上,对TH(Thymine, 胸腺嘧啶)分子进行了几何结构优化,计算了TH分子的NRS(normal Raman scattering, 常规拉曼散射)光谱和TH与Ag原子以及Ag₂团簇吸附的SERS(surface-enhanced Raman scattering, 表面增强拉曼散射)光谱,并将两种理论方法计算的结果和实验值进行比较。结果表明：对于NRS光谱,采用DFT方法的计算结果比HF方法的计算结果更符合已有实验值;而对于SERS光谱,采用HF方法的计算结果更好。最后,通过GaussView可视化软件,对TH分子的振动频率进行了更为全面地归属。     

注氦尖晶石的红外光谱研究

利用傅立叶变换红外光谱仪对注He尖晶石样品随退火温变化而引起光吸收性能的变化进行了研究。 发现尖晶石样品在626.4 cm-1附近的吸收峰随注入剂量的增加向小波数方向移动, 而在随后退火过程该吸收峰随退火温度的增加而向大波数方向回复。 该吸收峰的回复行为依赖于注入剂量和退火温度。 认为在626.4 cm-1附近吸收峰随注入剂量和退火温度的这种变化与尖晶石中He的俘获以及释放有关。 The infrared absorption behavior of helium implanted spinel with annealing temperature was studied by Fourier transformed infrared (FTIR) spectroscopy. It was found that the absorbance peak at 626.4 cm-1 shifted to smaller wave numbers with the increase of implantation fluence, while on subsequent annealing the absorbance peak shifted back to larger wave numbers with the increase of annealing temperature. The shift of the peak at 626.4 cm-1 with He implantation/annealing is considered to be related with the trapping and release of helium atoms in lattice sites in the spinel crystal.     

硫系玻璃的N^＋离子注入及表面改性研究

首次对Ａｓ－Ｇｅ－Ｓｅ三元系统和Ａｓ－Ｇｅ－Ｓｅ－Ｔｅ四元系统的硫系玻璃试样进行了Ｎ＋离子注入试验。结果表明，玻璃试样的显微硬度随Ｎ＋离子注入剂量的增加而提高，并且在注入剂量达到２．５×１０１６附近的数值时为最大。ＸＰＳ谱结果显示，在Ａｒ＋离子轰击６分钟后的试样表面出现Ｎ１ｓ的结合能峰，此外各元素的结合能峰也在Ｎ＋离子注入后发生了位移，并随Ａｒ＋离子轰击时间向高能方向移动。     

氮原子、分子与团簇离子注入Si(111)的特性研究

用椭偏仪、傅氏变换红外吸收谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)以及原子力显微镜(AFM)对N⁺₁,N⁺₂,N⁺₁₀离子高剂量(1.7×10¹⁷ions/cm²)注入Si(111)的表面进行测试分析,发现三种不同尺度的离子注入后,均使Si由复折射率变化为实折射率,表面出现含氮硅键的介质层.但其表面形貌各异:N^{+关键词： 氮团簇注入 表面特性}