金溶胶中邻羟基苯甲酸吸附行为的密度泛函理论与实验研究

研究了邻羟基苯甲酸(OHBA)的常规拉曼散射(NRS)光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。以氯金酸为原料,柠檬酸三钠为还原剂,用化学还原法制备了球形的金纳米粒子溶胶,采用激光显微拉曼光谱仪(激发波长为785 nm),测定OHBA分子的NRS光谱及其吸附在Au纳米颗粒上的SERS光谱。同时,应用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Au)水平上,对OHBA分子进行了结构优化,在此基础上计算了OHBA分子的NRS光谱以及其吸附在Au纳米颗粒上两种不同吸附构型下的SERS光谱,并和实验值进行比较。结果表明,OHBA分子通过羧基吸附构型的计算值比通过羟基吸附构型的计算值与实验值符合的更好。最后,利用GaussView可视化软件对其振动模式进行了全面归属。通过对邻羟基苯甲酸分子拉曼谱峰的详细指认能够得出：Au溶胶中的邻羟基苯甲酸分子,是通过羧基倾斜地吸附在Au纳米颗粒表面的。可视化软件直观形象地展示出了该分子的结构特征和分子基团振动情况,对其振动峰位的归属提供了重要依据。本文工作对推进邻羟基苯甲酸在生物医药等领域进一步的应用具有重要作用。     

苯甲酸的羟基取代物在银纳米颗粒表面的吸附行为的研究

分别以覆银滤纸和银胶溶液中的银纳米颗粒为基底,对苯甲酸的三种羟基取代物(n-HBA,n=P,M,O)进行了表面增强拉曼散射(SERS),发现PHBA分子在覆银滤纸上的SERS光谱和银胶中的SERS光谱明显不同,而MHBA分子和OHBA分子在两种基底上的SERS光谱却很相近。分析表明这些变化都来源于分子在银纳米颗粒表面吸附行为的变化,基底的表面特性和分子的表面构型对分子在基底表面的吸附行为会产生很大的影响。     

糠醛分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31+G**(C,H,O)/LANL2DZ(Ag)水平上,对糠醛(furfural,FUR)分子进行了几何结构优化,并计算了FUR分子的常规拉曼散射(normal Raman scattering,NRS)光谱和FUR与Ag原子以及Ag2和Ag4团簇吸附的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)光谱。结果表明,理论值与已有的实验值符合得较好,采用FUR-Ag4吸附构型的计算结果比FUR-Ag和FUR-Ag2吸附构型的计算结果更符合已有实验值。最后,通过Gauss View可视化软件,对FUR分子的振动频率进行了更为全面地归属。通过FUR分子SERS与NRS的比较,可得出FUR分子与Ag原子发生了相互作用,且被吸附的糠醛分子的杂五环是与银表面垂直的。     

咖啡酸分子表面增强拉曼光谱的理论与实验研究

咖啡酸（CA）是一种具有很高的医学价值的药物成分,在抗菌抗病毒方面应用广泛,尤其是咖啡酸及其衍生物在抗肿瘤方面有着巨大作用,现在对咖啡酸的相关研究越来越多,但大部分都是关于咖啡酸医学性质的研究,所以对咖啡酸分子的微观结构研究是非常有必要的。目前关于CA在Ag表面上的表面增强拉曼散射（SERS）光谱的理论与实验结合的研究尚未见报道,而对其振动光谱及表面增强机理的研究可以为咖啡酸的各种药学机理的研究提供一种科学的物理解释,所以有必要将密度泛函理论（DFT）方法与表面增强拉曼散射技术相结合,对咖啡酸在Ag纳米颗粒上的吸附性质及表面增强机理进行全面的研究,这对推进它们在医药学等领域的相关研究有着重要的参考价值。采用SERS与DFT技术对CA分子在Ag纳米颗粒表面上的表面增强拉曼光谱进行了研究。在实验方面,利用热还原反应原理,使用柠檬酸三钠和硝酸银在加热搅拌情况下制备Ag纳米颗粒,并使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪测量了CA分子的常规拉曼散射（NRS）光谱及其表面增强拉曼散射（SERS）光谱。在理论计算方面,采用DFT的B3LYP方法,以6-31+G**和LANL2DZ分别作为C,H,O和Ag的计算基组来优化咖啡酸的分子构型,羟基与Ag₄的吸附构型,羧基与Ag₄的吸附构型,羟基与羧基共同与Ag₄吸附的构型,并以此为基础分析计算了CA分子的NRS光谱以及三种可能吸附模型的SERS光谱,并结合实验结果进行比较。同时对CA分子的振动模式进行了详细指认。根据实验数据和理论结果分析,在452 cm-1处的谱峰归属为环面外弯曲振动和O-H面外弯曲振动的耦合,这说明CA分子上的酚羟基是与Ag纳米颗粒表面作用的,不过相互作用较弱,推测CA分子平面可能与Ag基底表面不垂直;出现在1 338 cm-1处的谱峰归属于COO-伸缩振动,则可以说明CA分子上的羧基可能与Ag纳米颗粒垂直吸附。结果表明,CA分子是以羧基和酚羟基为吸附位吸附在Ag纳米颗粒表面上的。同时对CA分子的振动模式进行了详细指认。该工作对推进咖啡酸在生物医药等领域进一步的应用将起到重要作用。     

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。     

表面增强拉曼光谱研究胞嘧啶在银胶上的吸附行为

为探讨胞嘧啶(Cytosine,Cy)在基底银表面的吸附特性和规律,采用表面增强拉曼散射(SERS)光谱对其吸附行为进行分析,并结合量子化学密度泛函理论(DFT)/B3LYP计算方法对Cy分子的常规拉曼光谱(NRS)及Cy与Ag团簇吸附的SERS光谱进行计算,与测定结果进行比对且对其拉曼峰进行系统指认及归属,理论计算结合实测值探讨了Cy在基底Ag上的增强效应和吸附行为。考察了Cy分子在Ag纳米粒子上的不同吸附时间、浓度、pH等条件对SERS光谱的影响及优化,发现pH影响最大,在中性和强碱性条件下的增强效应明显优于酸性。Cy分子存在2种不同的异构体和3种不同的存在形态,并随酸度变化相互转化而达动态平衡。基于Cy在不同pH时的形态分布和相应的SERS变化规律,结合DFT算得的Cy分子中的电荷分布及在银基底表面的吸附机制,详细探讨了酸碱对Cy分子的SRES光谱影响的内因和吸附机理,指出在中性和弱碱性时,是Cy中的N3和O与Ag形成配位吸附;在pH大于11时,N与Ag形成配位吸附,而O与Ag形成共价吸附。     

温度对苯甲酸衍生物在银胶体系中的SERS的影响

本文报道了温度对银胶体系中的苯甲酸衍生物(PHBA,MHBA,SA)水溶液的表面增强拉曼散射(SERS)的影响。将苯甲酸衍生物水溶液与银溶胶混合后加热至沸腾,再冷却至室温(20℃左右)后测得SERS谱。将其与未加热混合液的SERS谱相比较发现这些分子加热前后的SERS谱中存在许多明显的差异。这种差异可能来自于苯甲酸衍生物在银胶颗粒表面的吸附方式的变化以及吸附的分子与溶液中残留的柠檬酸根在加热作用下发生的相互影响共同作用的结果。     

结晶紫在纳米磷化镓粉体表面吸附的表面增强拉曼光谱分析

利用Raman光谱对结晶紫(Crystal Violet,CV)在纳米磷化镓(GaP)粉体表面的吸附状态进行了分析.结果表明:与普通拉曼散射谱(Normal Raman Scattering,NRS)相比,结晶紫表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)谱的4种振动模式,即:中央键的呼吸振动、环-C -环面外弯曲振动、环C-H面外弯曲振动以及N-环伸缩振动,在纳米GaP粉体表面得到增强;通过分析吸附前后结晶紫拉曼散射峰相对强度的变化,确定了结晶紫在纳米GaP粉体表面的吸附取向,并对其表面增强散射机理进行了探讨.     

反式乙烯基联吡啶表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

反式乙烯基联吡啶具有极好的拉曼散射信号,经常用做探针分子.利用密度泛函理论(DFT)理论,采用BP86,BPw91和B3LYP等方法,Ag原子使用赝式基组,H,C,N等原子使用6-31+ +G(d,p)基组,计算了反式乙烯基联吡啶与银配合物(t-BPE-Ag)的Raman光谱,并且利用势能分布(PED)计算结果对t-BPE分子Raman光谱和SERS谱进行了详细的归属,DFT理论得到结果说明根据DFT理论计算t-BPE-Ag配合物得到的Raman光谱与实验SERS谱基本一致,并且键连Ag原子越多,与实验值会更接近,t-BPE-Ag配合物HOMO与LUMO的能级差估计在449～912 nm范围内.     

β-巯基乙胺的振动拉曼光谱及其在银膜上的SERS研究

利用电解法制备的纳米银膜对β-巯基乙胺进行了SERS检测,发现其具有较好的增强效果。同时使用Hartree-Fock理论,以6-311++G(d,p)为基函数计算出了β-巯基乙胺分子的拉曼光谱。用便携式拉曼光谱仪测得巯基乙胺固体的拉曼光谱,通过比较发现理论值与实验值符合的较好。并进行正常拉曼光谱(NRS)与SERS谱的对比,分析了β-巯基乙胺分子在银膜上的可能吸附方式。     

地塞米松磷酸钠和倍他米松磷酸钠两种差向异构体的FTIR,FT-Raman和SERS光谱研究

检测了地塞米松磷酸钠和倍他米松磷酸钠两种差向异构体的红外光谱(FTIR), 固体和饱和溶液的常规拉曼光谱(NRS)及以银胶为基底的表面增强拉曼光谱(SERS)。通过红外和拉曼光谱的结合,对其各基团的振动模式进行解析,并对峰进行归属和比较。结果表明：两种物质的主要区别是地塞米松磷酸钠的CH₃非对称伸缩振动和对称面内变形振动的拉曼位移较大;依据SERS作用机理和规律,推测两种物质在银胶上主要是通过P—O键、羧基和五元环与银胶垂直吸附。建立了两种差向异构体基于银纳米粒子的吸附模式,实现了对两种物质进行快速鉴别与区分的方法,为进一步研究肾上腺皮质激素类药物提供了十分重要的信息和可靠的参考。     

基于L-Cys@Ag分析吲哚美辛的表面增强拉曼光谱

联合紫外、拉曼光谱及其在L-半胱氨酸/银传感器(L-Cys@Ag)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱表征吲哚美辛, 并与固体吲哚美辛的常规拉曼光谱(NRS)进行对比, 发现L-Cys@Ag对吲哚美辛有明显拉曼信号放大, 但其特征峰几乎不产生位移。研究不同酸碱环境下, L-Cys@Ag的吸附模型, 分析吲哚美辛在L-Cys@Ag上的拉曼光谱和SERS光谱, 归属拉曼特征峰。结果显示, L-半胱氨酸与银主要以Ag-S键的方式形成稳定吸附, 但是中性和碱性条件时-COO-也会吸附到银表面。结果表明: 半胱氨酸中的氨基与吲哚美辛中的羧基氧、苯环中的π电子发生吸附, 整体能量下降, 使结构更加稳定。加入牛血清白蛋白(BSA)后, pH为5时, SERS强度明显减弱。在pH为7和9时, N-H伸缩振动和酰胺Ⅱ振动明显增强, 吲哚美辛的苯环和吲哚环的特征峰振动消失。其原因是吲哚美辛的苯环和吲哚环进攻BSA后, 吲哚美辛特征振动消失, 但是吲哚美辛中的氮, 羰基与BSA中氨基吸附, 使得C-N和-COO-的SERS信号稳定。这为将来吲哚美辛以及相关非淄体消炎药的改良和新药的研究提供了可靠的鉴别和分析方法。     

Surface-enhanced Raman scattering from the individual metallic single-walled carbon nanotubes

A new experimental technique has been presented to investigate the surface-enhanced Raman scattering (SERS) on “individual and untouched” single-walled carbon nanotubes (SWNTs) deposited onto gold or silver film-covered substrate through a direct CVD method. It was found that the radial breathing mode for SERS shows a narrower linewidth than the normal Raman spectroscopy (NRS). Relative to NRS, the SERS spectra also revealed a preferable contribution to some metallic component of the G line. However no obvious difference for D and G′ between SERS and NRS has been revealed, which is different from the previous results on bulk SWNT samples.     

拉曼和紫外光谱法研究阿司匹林及其与DNA的相互作用

检测了阿司匹林对照品与肠溶片的常规拉曼光谱和表面增强拉曼光谱,归属了各个振动峰位和增强峰位;研究了阿司匹林溶液与DNA相互作用的表面增强拉曼光谱与紫外光谱。结果表明:阿司匹林对照品与肠溶片的NRS及SERS图谱基本一致,药品的辅料对阿司匹林的检测几乎没有影响;在SERS中,阿司匹林分子是通过羧基和苯环垂直吸附在纳米银表面;阿司匹林分子与DNA相互作用的主要键合模式是插入作用,阿司匹林中的苯环和CO插入到DNA双螺旋结构的碱基对之间,为深入了解此类药物的作用机理提供了十分重要的信息和有益的参考。     

对巯基苯胺分子表面增强拉曼光谱的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31++-G** (C,H,N,S)/LANL2DZ(Ag)水平上,对对巯基苯胺(p-aminothiophenol,PATP)分子进行了几何结构优化,计算了 PATP的常规拉曼散射(normal Raman scatte...     

巯基苯甲酸在电化学沉积的金/银薄膜表面的吸附行为

通过表面增强拉曼散射(SERS)技术和密度泛函理论(DFT)研究对巯基苯甲酸自组装在电化学沉积的金和银薄膜表面的吸附行为.结果表明电化学沉积的金和银薄膜是良好的SERS活性基底. 通过对巯基苯甲酸的SERS光谱分析和DFT理论计算,以及表面选择定则,得到了对巯基苯甲酸主要通过羧基自组装在电化学沉积银膜表面,并且苯环表面可能和银表面有一倾角,对巯基苯甲酸主要通过硫原子和金表面相互作用,并且苯环平面可能和金膜表面有一个倾角