光学厚Rb蒸气界面附近后向荧光光谱研究

在存在表面耗散层的纯Rb光学厚蒸气中,利用小功率可调谐半导体激光器泵浦Rb(5P_3/2)的超精细结构能级,测量和分析了780 nm(5P_3/2→5S_1/2)和795 nm(5P_1/2→5S_1/2)后向荧光的强度和线形,耗散层(近区)起光谱滤波器的作用。有两种可能产生5P_1/2态原子的机制,第一种机制是Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)→Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2);第二种机制是Rb(5D)+Rb(5S)→Rb(5P)+Rb(5P),对于每一种机制,给出了后向敏化荧光的理论公式。研究后向荧光时,必须要确定荧光强度与激光功率的关系和荧光线形。激光频率扫描超精细结构共振线,得到的敏化后向荧光795 nm线形与共振荧光780 nm线形相似,其荧光强度与荧光功率有线性关系。因此,基本上可以用第一种机制解释5P_1/2态布居机制。理论证明了,第二种机制产生的敏化后向荧光强度应与激光功率平方成比例,这与实验结果是不同的,第二种机制不能解释耗散层界面后向敏化荧光的产生。     

中等pd值介质阻挡放电中等离子体温度研究

近大气压条件下,在介质阻挡放电系统中得到了氩气和空气混合气体在300～800 nm范围内的发射光谱,研究了中等pd值(约6.4×103 Pa·cm) 氩气和空气混合气体中电子激发温度与分子振动温度。实验选用两条ArⅠ谱线763.51 nm(2P₆→1S₅)与772.42 nm(2P₂→1S₃),用强度对比法测量电子激发温度,利用氮分子第二正带系(C 3Π_u→B 3Π_g)计算氮分子振动温度。实验结果表明：电子激发温度和分子振动温度均随电压的增加而增加,并且电子激发温度随电压的变化速率大于分子振动温度的变化速率。     

不同表面修饰和尺寸的纳米银的荧光增强效应的研究

分别以柠檬酸钠(CTS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面修饰剂,采用化学法制备纳米银(分别标记为Ag-CTS和Ag-PVP)。当甲基橙溶液中加入Ag-CTS或Ag-PVP时,S₂→S₀和S₁→S₀荧光强度分别明显减弱和增强。不同的是Ag-PVP引起S₂→S₀和S₁→S₀荧光强度减弱和增强的幅度更大,且S₂→S₀荧光峰出现红移。当甲基橙溶液中加入Ag-CTS时,S₁→S₀荧光强度随时间延长逐渐增强,而加入Ag-PVP时,S₁→S₀荧光强度则不随时间而变化。颗粒尺寸较大的片状结构纳米银引起S₁→S₀荧光强度增强比率较小。甲基橙溶液浓度越低,S₁→S₀荧光强度增强比率越大。研究结果表明,纳米银表面吸附的不同表面修饰剂通过影响纳米银与甲基橙分子间距离进而影响纳米银的荧光增强效应;纳米银尺寸大小则由于所产生的局域面表面等离子共振特点等差异影响其局域场增强效应。     

压强对空气/氩气介质阻挡放电中等离子体温度的影响

使用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气的混合气体放电中,利用发射光谱法,研究了电子激发温度和分子振动温度随气体压强的变化关系。通过氩原子763.51 nm(2P₆→1S₅)和772.42 nm(2P₆→1S₃)两条谱线强度比法计算电子激发温度;通过氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线计算氮分子的振动温度;对氮分子离子391.4 nm和激发态的氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度进行了测量,以进一步研究电子能量的变化。实验表明,随着压强从20 kPa增大到60 kPa, 电子激发温度减小,分子振动温度减小, 氮分子离子谱线与激发态的氮分子谱线强度之比减小。     

激发态Rb原子间的碰撞能量转移

脉冲激光器激发Rb原子到5P_1/2态,通过碰撞能量转移Rb(5P_1/2)+Rb(5S_1/2)Rb(5P_3/2)+Rb(5S_1/2)产生5P_3/2原子,研究了5P_1/2+5P_1/2,5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的碰撞能量合并产生态的过程。5P_1/2态原子密度利用Rb空心阴极灯通过光学吸收方法得到,而5P_3/2态密度通过5P_3/25S_1/2(D2线)与5P_1/25S_1/2(D₁线)跃迁的荧光比得到。因为5P_3/2+5P_3/2或5P_1/2+5P_3/2的能量和与5D态的能量差远小于5P_1/2+5P_1/2与5D态的能量差,因此5P_3/2+5P_3/2,5P_1/2+5P_3/2的过程将影响5P_1/2+5P_1/2的测量结果。由于精细结构能量转移的时间比5D态寿命小得多,故5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2产生的5D5P荧光是同时产生的。在不同的池温下测量了积分荧光信号的相对强度,5P态原子有效寿命由辐射陷获的理论得到,结合激发态原子密度得到了5P_1/2+5P_1/2,5P_1/2+5P_3/2和5P_3/2+5P_3/2碰撞能量合并截面分别为7.810-15,2.9×10-14和3.1×10-14 cm2。结果表明5P_1/2+5P_3/2与5P_3/2+5P_3/2产生5D_3/2态的截面基本是相等的。     

压强对介质阻挡放电中八边形结构等离子体温度的影响

利用水电极介质阻挡放电装置,在氩气和空气的混合气体中,首次观察到了由点和线组成的八边形结构。采用发射光谱法,研究了八边形结构中的点和线的等离子体温度随压强的变化关系。利用氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π几_g)的发射谱线,计算了点和线的分子振动温度;通过氮分子离子391.4 nm和氮分子394.1 nm两条发射谱线的相对强度比,研究了点和线的电子平均能量大小变化;利用氩原子763.26 nm(2P₆→1S₅)和772.13 nm(2P₂→1S₃)两条谱线强度比法,得到了点和线的电子激发温度。实验发现：在同一压强条件下,线比点的分子振动温度、电子平均能量以及电子激发温度均高;随着气体压强从40 kPa增大到60 kPa,点和线的分子振动温度、电子平均能量以及电子激发温度均减小。     

介质阻挡放电蜂窝斑图形成过程的光谱研究

采用光谱法, 研究了氩气/空气混合气体介质阻挡放电中蜂窝斑图形成过程中等离子体参量的变化。实验发现,随着电压的增加,放电经历六边形点阵斑图及疏密点同心圆环斑图后,形成了蜂窝斑图。利用氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线、氩原子763.26 nm(2P₆→1S₅)与772.13 nm(2P₂→1S₃)两条谱线强度比法和氩原子696.57 nm(2P₂→1S₅)谱线的展宽,分别研究了上述三种斑图的分子振动温度、电子激发温度和电子密度。结果发现：蜂窝斑图的分子振动温度和电子激发温度均高于六边形点阵斑图相应的温度,但其电子密度却比后者的电子密度低。实验还通过电容法,测量了放电斑图的放电功率,发现蜂窝斑图的放电功率远远高于六边形点阵斑图的放电功率。工作结果对于研究介质阻挡放电自组织斑图的形成机制具有重要意义。     

圆偏振飞秒激光脉冲与低压氙气体靶相互作用软X射线辐射实验研究

利用平场光栅谱仪,分别在2和3 kPa的低气压下,测量了脉宽35 fs的圆偏振超强超短激光脉冲与5 mm长氙气体靶相互作用产生的波长在5～60 nm范围内的离子谱线。2 kPa时最强的跃迁为XeⅧ：4d105s(2S_1/2)—4d95s5p(2P_3/2)的17.085 6 nm线,3 kPa时最强的跃迁为11.343 nm的XeⅦ 4d105s2(1S0)—4d95s25f(3P₁)跃迁。两种气压下,Xe均被电离到XeⅦ,XeⅧ,XeⅨ态。     

大面积沿面放电等离子体温度的光谱研究

设计了水电极放电装置,在空气/氩气混合气体中实现了大面积沿面放电。采用发射光谱法,对分子振动温度、电子平均能量和电子激发温度等随气压的变化进行了研究。根据氮分子第二正带系(C3Π_u→B3Π_g)的发射谱线计算出氮分子的振动温度;使用Ar 763.51 nm(2P₆→1S₅)和772.42 nm(2P₂→1S₃)的两条发射谱线的强度比得到电子激发温度;通过氮分子离子391.4 nm和氮分子337.1 nm两条发射谱线的相对强度之比得出了电子的平均能量的变化。实验研究了发射光谱随气压的变化,发现其强度随着气压的增加而增强,且其整个轮廓和谱线强度之比也发生变化。随着气压从0.75×105Pa升高到1×105Pa,分子振动温度、电子激发温度和电子能量均呈下降趋势。     

胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。     

Unfolding ESIPT in Bis-2,5-(2-benzoxazolyl) Hydroquinone and 2,5-Bis(benzo[d]oxazol-2-yl)-4-methoxyphenol: a Comprehensive Computational Approach

The photo-physical behaviour of bis-2,5-(2-benzoxazolyl) hydroquinone and 2,5-bis (benzo[d]oxazol-2-yl)-4-methoxyphenol was studied using the Density Functional Theory (DFT) and Time-Dependent Density Functional Theory (TD-DFT). All the possible rotamers were optimized to obtain global minimum optimized structure. The theoretical absorption and emission values of rotamers estimated by using TD-DFT [TD-B3LYP/6–31G(d)] are in good agreement with experimental absorption and emission wavelengths. Based on the absorption values, the contribution of respective rotamer is determined theoretically.     

1,8-萘啶衍生物分子结构与理论电子光谱

采用密度泛函理论B3LYP/6-31G(d)方法优化计算4种2,4-二甲基-7-氨基-1,8-萘啶衍生物分子结构,探讨了其分子结构与前线分子轨道、能量的关系。运用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了它们的气相和溶液相电子光谱,研究了溶剂模型和计算方法对理论光谱的影响。计算结果表明,4种萘啶衍生物均含离域π键,HOMO与LUMO能级差ΔE较小,且大小顺序与它们的最大吸收波长实验值变化趋势一致。理论电子光谱证实,1,8-萘啶衍生物的吸收光谱随共轭性增强逐渐红移, 最大吸收源自于HOMO→LUMO的π→π*电子跃迁。PCM-B3LYP/6-31+G(d)计算结果与实验值相比,最大吸收波长分别相差2.6,10.3,5.3和6.9 nm,能量相差0.03,0.09,0.04和0.08 eV。因此,在考虑溶剂效应条件下,采用B3LYP/6-31(d) 方法优化分子构型和TD-DFT方法获得的电子光谱与实验光谱具有一致性。     

A Combined Experimental and DFT-TDDFT Study of the Excited-State Intramolecular Proton Transfer (ESIPT) of 2-(2′-Hydroxyphenyl) Imidazole Derivatives

We report a combined experimental and computational study of the effect of electron donor and acceptor groups on the excited state intramolecular proton transfer of 2-(2′-hydroxyphenyl) imidazole derivatives in solvents of different polarities. The changes in fluorescence properties, electronic transitions and energy levels are analyzed and discussed. The study was complemented using the Density Functional Theory (DFT)-Time Dependent DFT [B3LYP/6-31G(d)] computations. The calculated absorption and emission spectra of the imidazole derivatives are in good agreement with the experiments, thus allowing an assignment of the UV–vis spectra.     

Study of electronic and optical properties of pure and metal decorated boron nitride nanoribbons (B15N14H14-X): first principle calculations

Density functional theory (DFT)/time dependent density functional theory (TDDFT) based calculations were performed for basis sets 6-31G for DFT and 6-31G (d), 6-31G (d,p) and 6-31+G (d,p) for TDDFT calculations on pure boron nitride nanoribbon (BNNR) B₁₅N₁₅H₁₄ and metal decorated B₁₅N₁₄H₁₄-X BNNRs, where X = Ni⁺, Fe⁺, Co, Cr⁺, Cu and Al. The metal doping ratio = 3.45% and the doping site (nitrogen atom), were fixed for all the BNNRs. Electronic properties dipole moment, binding energy and bandgap were determined. Absorption properties in the wavelength range (100–600 nm) were studied, and optical gaps, absorption wavelengths, oscillator strengths and dominant transitions were calculated. The effect of metal doping on the electronic and optical properties was investigated. Single metal doping shifts the electronic gap of pure BNNR from insulating to semiconducting nature. Red shift in the absorption wavelengths from ultraviolet to visible in all the BNNRs was noticed.     

2-取代芳基菲并咪唑类化合物的电子结构和光谱性质的理论研究

运用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平上对菲并咪唑(PI)及其8种2-取代芳基衍生物的结构进行了全优化,探讨了取代基对分子结构、电离势(I_P)、电子亲和势(E_A)、电荷转移、前线分子轨道能量和电子吸收光谱等方面的影响.采用含时的度泛函理论(TD-DFT)计算了各分子的气相及液相的电子吸收光谱,计算结果与实验值十分接近.并用GaussSum2.1程序模拟吸收光谱和态密度(DOS)图,结果表明,芳基4′-位上取代基对菲并咪唑(PI)和苯环的骨架结构没有很大的扰动,但它们重新调整了菲并咪唑环和苯环中原子电荷分布,前线分子轨道(LUMO)-HOMO)能隙降低,导致8种取代的化合物的吸收波长均发生了红移.     

密度泛函理论研究吲哚并咔唑同分异构体结构,芳香性和光谱性质

在B3LPY/6-31G(d, p)基组水平上,利用密度泛函理论(DFT)优化了吲哚并咔唑五种同分异构体的几何和电子结构.基于这五种同分异构体的几何结构下,其吸收和发射光谱的研究使用相同的基组水平并采用极化连续介质模型(PCM)下用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算.由于三种近似线性分子(吲哚并[2,3-a]咔唑、吲哚并[2,3-b]咔唑和吲哚并[3,2-b]咔唑)的电荷转移跃迁的振荡强度较大,这些异构体的发射光谱存在明显差异;基于吲哚并[2,3-c]咔唑和吲哚并[3,2-a]咔唑的构型特征,这两种同分异构体的发射谱具有高能量.比较计算结果表明,吲哚并[2,3-b]咔唑在这些分子中的振荡强度最大.这是因为当吲哚并咔唑的五种同分异构体的结构从基态变为激发态时,这些分子的分子轨道(MO)能级不同.由计算结果还得出,这五个分子适用于P型传输材料,并且每个分子的三个苯环均具有共轭效应.     

5,7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其衍生物的密度泛函理论计算

在B3LYP/6-31G(d)水平上对5, 7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其5种衍生物进行了几何构型全优化, 探讨了喹啉不同位H被吸电子基团CN及羟基O被S原子取代对分子电离势(IP)、电子亲和势(EA) 、电荷转移、前线轨道能量和电子光谱等性质的影响. 用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了分子在气相及液相的吸收光谱, 计算结果与实验值基本符合. 取代基对5, 7¢-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉锌分子的性质有较大影响. 电子亲和势计算表明, 该类化合物的电子亲和势较大, 都是较好的电子传输材料.     

TEMPO及其衍生物充放电过程中电子得失理论特性

在(U)B3LYP/6-31G(d,p)或6-31+G(d,p)基组水平上用密度泛函方法对2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)及其阳离子衍生物在充放电过程中的电子结构和相关性质进行了理论研究. 结果表明在充放电过程中取代基对物质的电子结构和相关性质变化起着重要作用. TEMPO得电子后以单线态存在形式更稳定而阳离子衍生物却以三线态存在形式更稳定. 对TEMPO而言,无论是充电过程还是放电过程对自由基端的N和O的电子特性都有很大影响;对阳离子衍生物而言,放电过程主要影响吡啶端而充电过程主要影响自由基端的变化. 溶剂作用对自由基端的某些键长与电荷分布具有一定影响. 另外,用TDDFT方法对TEMPO及衍生物的紫外吸收光谱进行了计算和模拟,结果与实验数据吻合.     

Cs_2NaYF_6:Ho~(3+)的电子光谱与能级结构分析

综合运用稀土光谱理论、量子力学、晶体场理论对高对称稀土离子Cs2NaYF6:Ho3+的电子光谱与能级结构展开了深入的研究。4600～24000cm-1范围内不同温度下的电子吸收光谱清楚的记录了从基态到不同激发态5FJ(J=7,6,5,4),5FS(S=5,4,3),5GP(P=6,5)及3K8的跃迁。这些跃迁表现为零声子线(ZPL)及丰富的振动结构。由光谱解析结果得到50个Ho3+的能级数据,还运用标准f-shell程序进行能级拟合及晶场分析,得到Cs2NaYF6:Ho3+能级的计算值及相应的哈密顿量参数。同时,对同类冰晶石晶格中不同配体(Cs2NaYF6:Ho3+,Cs2NaYCl6:Ho3+)的能级及拟合参数进行了对比。