中国光谱成就奖

正李灿院士:在催化光谱研究领域做出了杰出贡献。特别是发展了原位红外光谱、紫外共振拉曼光谱、短波长手性拉曼光谱和光电成像光谱技术等,解决了多相催化、手性催化和光(电)催化的若干重大科学问题。     

小型紫外拉曼光谱仪

紫外拉曼光谱技术具有拉曼本征散射效率高,受杂散光干扰小等优点,在爆炸物、污染物以及农药残留现场检测等领域有着广阔的应用前景。然而,目前市场上常见的小型或者便携式拉曼光谱仪均采用可见或者近红外激光作为激发光源。本研究在实验室具有自主知识产权的紫外可见共振拉曼光谱仪的基础上,设计了小型紫外拉曼光谱仪,光谱仪采用透镜作为光谱仪的准直镜和聚焦镜,有效减小了慧差造成的影响,实现了高分辨率和宽光谱范围的测试。     

远程紫外拉曼光谱检测技术研究进展

远距离检测主要用于人类不宜或不易接触的物品检测,紫外拉曼光谱法是一种比较有效的远距离危险物品检测方法,在反恐、禁毒和食品安全等领域具有广泛的应用前景。本文在分析远程拉曼光谱检测技术基本原理的基础上,总结了紫外拉曼光谱检测技术的优势,对远程紫外拉曼光谱检测技术的现状进行综合分析。从激光器发射、光学接收系统、光谱接收、光谱处理等方面分析了不同模块关键技术及研究现状,分析了远程紫外拉曼光谱检测技术的研究难点和发展趋势。     

光谱学在金黄色海水珍珠鉴定中的应用

为了有效鉴别区分金黄色海水珍珠(简称金珠)和改色金珠,通过拉曼光谱和紫外可见吸收光谱对二者进行了检测分析.结果表明,拉曼光谱中,金珠的谱线稳定杂峰少,荧光背景弱,改色金珠的谱线杂峰多,荧光背景很强.0～1000 cm-1拉曼位移内金珠的光谱基线强度在1000以下,改色金珠的光谱基线强度在2000以上;金珠在拉曼位移275 cm-1处出现明显的拉曼特征峰,改色金珠275 cm-1处的拉曼特征峰基本被荧光谱线覆盖而变弱或消失;紫外可见吸收光谱中,金珠在200 nm～400 nm的近紫外区有284 nm,357 nm两个明显的紫外吸收峰.由于颜色处理过程中对珍珠表面破坏程度的不同,导致改色金珠在近紫外区无特征吸收,吸收峰发生红移(408 nm)或消失.     

一种简单的方法制备SERS基底用于染料分子的富集、降解与检测

用一种简单的方法制备银纳米粒子, 研究了此纳米粒子作为SERS基底、吸附剂和光催化剂的多功能性。在光照条件下研究其对染料分子的光催化性能, 用紫外光谱和表面增强拉曼光谱对整个光催化过程进行动态跟踪检测, 实验结果表明染料分子光照条件下确实被催化降解了。本实验不仅合成了多功能的基底材料, 还赋予了表面增强拉曼光谱新的应用价值, 为光催化实验提供了新的动态跟踪检测方法。     

双肽、多肽物质和蛋白质的紫外共振拉曼光谱研究现状

本文介绍了紫外共振拉曼光谱技术在双肽、多肽物质和蛋白质二级结构研究的现状和进展，双肽物质ＮＭＡ和ＧＬＹ—ＧＬＹ水溶液光异构化过程的紫外共振拉曼光谱研究，简述了紫外共振拉曼光谱实验技术要点。     

基于g-C_3N_4/Ag/TiO_2基底上RhB的催化降解过程研究

表面增强拉曼光谱(SERS)具有无与伦比的光谱性能,因此在分析化学、催化等领域得到了广泛的关注,在适当的条件甚至可以做到单分子水平检测。SERS可以得到分子的振动能级信息,而且具有很高的灵敏度和选择性,尤其在表面、界面研究方面具有较大的优势。因此我们制备了具有较好催化性能的TiO_2,在它的表面沉积了贵金属Ag,然后再掺杂g-C_3N_4,形成g-C_3N_4/Ag/TiO_2复合催化剂。通过修饰和掺杂,催化剂的吸收从紫外区移动到可见区,同时光生载流子受到了抑制,因此材料的催化性能得到了提高。我们以RhB染料作为探针分子,用SERS研究了该分子的催化降解过程。     

氢的强化刻蚀对金刚石薄膜品质的影响与sp2杂化碳原子的存在形态

用化学气相沉积方法制备了金刚石薄膜.在制备过程中，通过间歇式关闭甲烷气体，强化了氢对sp2杂化碳原子的刻蚀.用拉曼光谱和金相显微镜对薄膜进行了分析表征.结果表明，氢对sp2杂化碳原子的强化刻蚀并未影响金刚石薄膜的品质和微观结构.这一结论说明，在金刚石薄膜中，sp2杂化碳原子主要存在于金刚石晶粒表面和晶界碳原子之间,而不是以石墨或无定形碳颗粒为主要存在方式. 关键词： 化学气相沉积 金刚石薄膜 拉曼光谱 强化刻蚀     

拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展

拉曼光谱是基于拉曼散射效应而发展起来的一种光谱分析技术,体现的是分子的振动或转动信息。由于拉曼光谱技术与常规化学分析技术相比,具有对样品无损、样品制备简单和所需样品量少等特点,广泛用于生物大分子结构变化的研究。拉曼光谱不仅可以用于蛋白质、核酸和脂类等生物大分子损伤的快速检测,而且可以用于癌症的诊断与手术治疗。通过对比正常组织与癌变组织的拉曼光谱,可以找到两种组织特征吸收峰的差异,从而为癌症的最终确诊和确定肿瘤切除范围提供重要信息。文章综述了拉曼光谱检测生物大分子损伤的研究进展,介绍了利用表面增强拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱和紫外共振拉曼光谱等技术在检测蛋白质二级结构、膜脂及DNA损伤中的应用,并展望了未来拉曼光谱技术的发展前景。     

一氟二氯乙烷分子在外电场中的光谱特征和解离特性

利用密度泛函理论在B3LYP/6-311+G(d, p)水平上研究不同外加电场下(-0.05～0.05 a.u.)一氟二氯乙烷分子的光谱特征和解离特性,其中包括该分子基态结构、总能量、偶极矩、最高占据轨道能级、最低空轨道能级、能隙、红外光谱、拉曼光谱、紫外可见光吸收光谱及C原子与Cl原子间势能曲线等数据在电场下的变化趋势。在y轴方向上,随着负向电场的增强,C原子与Cl原子核间距增长、最高占据轨道能级减小,体系总能量、最低未占据轨道能级、能隙先增大后减小,偶极矩先减小后增加。外加电场会影响一氟二氯乙烷分子红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱的吸收强度和吸收峰频率,红外光谱、拉曼光谱与紫外可见光吸收光谱随着电场变化出现红移或蓝移现象。C原子与Cl原子间势垒随着负向电场增加逐渐减小,并在电场达到-0.05 a.u.时C原子与其中一个Cl原子发生断裂,当分子中一个C—Cl键断裂后,施加强度为-0.04 a.u.的电场时另外一个C—Cl键发生断裂,分子在电场下发生逐步解离,研究结果完善了一氟二氯乙烷分子受外电场影响的理论数据。     

Optical spectroscopy on Se clusters and chains confined in zeolites

The incorporation of selenium into the supercages of zeolite Y leads to the formation of Se ₈ rings and distorted Se chains in a ratio which is influenced by the nature of the zeolitic cations. Here we review Raman (including resonance Raman) and UV/vis absorption spectroscopy results on Se encapsulated into a number of cation-exchanged faujasite zeolites. Both rings and chains give rise to characteristic Raman bands. In particular, low-frequency Raman bands are attributed to localized vibrations in ordered segments of distorted chains. The UV/vis absorption spectra indicate an opening of the band gap of selenium upon confinement in these zeolites. This can be reversed through electronic interaction with zeolite cations.Received: 1 January 2003, Published online: 14 October 2003PACS: 78.30.-j Infrared and Raman spectra - 82.75.Mj Measurements and simulation of properties (optical, structural) of molecules in zeolites     

Metal nanoparticle production by pulsed laser nanostructuring of thin metal films

The controllable nanostructuring of thin metal films by nanosecond UV laser pulses is introduced as a novel technique for the production of metal nanoparticles supported on a range of different oxide substrates, including indium tin oxide. This processing is performed at low macroscopic temperatures. The physical mechanisms underlying the nanostructuring are discussed and applications for these nanoparticle films, including as catalysts for nanotube/nanowire growth and in surface enhanced Raman spectroscopy measurements, are introduced.     

拉曼光谱-D401树脂吸附技术检测香根草根部重金属铅含量

以香根草作为研究材料,选取江铜贵冶周边土壤修复示范基地的香根草植株,利用其能富集重金属铅的特性,运用拉曼光谱结合树脂吸附技术检测Pb的含量。D401树脂功能基-N(CH₂COOH)₂中的N和O原子与金属离子发生配位能形成稳定化合物,从而富集香根草消煮溶液中的重金属Pb2+,然后用重金属分析仪(HM-5000P)测定铅含量。D401树脂和金属离子所形成的络合物有一定的拉曼信号,检测络合物的拉曼信号,运用拉曼光谱技术,对吸附重金属后树脂内Pb含量进行间接定量分析,建立数学检测模型。对比不同预处理方法对数据定量模型的影响,使用多种预处理方法结合偏最小二乘法建立最优的香根草根部重金属铅含量的定量分析模型。经过卷积平滑结合一阶微分预处理后其预测相关决定系数R_p为0.854,预测均方根误差RMSEP为5.658%,建模结果较理想。研究表明,基于拉曼光谱技术结合D401树脂吸附技术定量检测香根草根部重金属铅含量具有可行性,该研究对环境中重金属含量评估有一定的指导意义。     

反射式无孔径近场Raman研究(英文)

近场扫描光学显微技术与Raman光谱技术的结合能够在纳米尺度下提供化学 /结构信息 ,这对很多应用都是至关重要的 ,比如硅器件 ,纳米器件 ,量子点及生物样品单分子研究。本文报导了采用无孔径探针的近场Raman研究。我们的系统有两大特征 :1 近场Raman的增强是通过金属探针上的银镀层实现的 ,无需样品准备 ;2 系统在反射模式下工作 ,适用于任何样品。这两点对实际应用是至关重要的。我们首次在实际硅器件上用 1秒积分时间获得了 1维近场Raman映射和 2维近场Raman图象。我们首次展示了由于积分时间短 ,该技术可用于成象用途。因此 ,这是近场扫描Raman研究中的一次巨大进步。此外 ,我们系统中采用的金属探针可同时用于AFM及电学特性成象 ,比如电阻 ,电容 ,这些是器件应用中的重要参数。     

Assemblies from metallic and semiconducting nanocrystals

Optical properties of nanomaterials such as semiconductor and metal quantum dots are important for sensors and photovoltaic applications. We report on optical, microscopic, and AFM investigations on bulk and single nanoobjects such as metal and semiconducting nanoparticles. Firstly, of special interest is the investigation of Ag metal nanoaggregates formed in zeolites. Here, the defined structure of the zeolite serves both as size directing and a stabilizing agent. The size selected Ag aggregates fluoresce in the zeolite cages even after storage under ambient conditions for almost one year. In addition, single Ag particles escape the cages and can be investigated by fluorescence microscopy also with respect to sensor applications. Secondly, with respect to photovoltaic applications, energy transfer among organic dye molecules and semiconductor quantum dots is of great importance. We report on the extension of the optical absorption of ZnSe quantum dots into the UV regime and investigate excitation energy transfer within self-assembled nanoaggregates of surface functionalized QDs and fluorescent styrylpyridine dyes.     

Applications of Raman and Surface-Enhanced Raman Scattering Techniques to Humic Substances

This paper highlights the use of Raman, FT-Raman and surface-enhanced Raman scattering (SERS) techniques for the study of humic substances. In contrast to other technologies which reveal information only about the average compositions and the kinds of functional groups present in humic substances, Raman and especially FT-Raman spectroscopies characterize the building blocks of humic substances and their changes in derivation and separation processes. Furthermore, surface-enhanced Raman scattering (SERS) techniques are able to readily detect humic substances and co-existing organic species at low concentrations typically found in natural environments and reveal definitive information about the specific groups in humic substances that bind on metal electrodes. Further applications of both Raman and SERS techniques can be extended to complicated systems as well as real environmental samples. Experiments have demonstrated: (1). the backbones of humic substances are structurally disordered carbon networks in most cases; (2). The backbones of humic substances from different sources and types are similar to each other; (3). Normal Raman spectroscopic study of humic substances should concentrate on the use of near-IR laser(s) resulting from strong fluorescence background and self-adsorption under the excitation with visible laser irradiation; (4). FT-Raman spectroscopy is the required analytical method to assess the effectivity of fractionation methods; (5). SERS spectra of humic substances on metal colloids and films are in most aces very similar to the corresponding Raman spectra of neutralized samples; (6). SERS techniques are very sensitive and highly selective, also both visible lasers and near-IR lasers can be used for SERS study; (7). SERS spectra on metal electrodes may provide additional information about the binding sites and adsorption mechanisms of humic substances on metal surfaces.     

等离子体增强化学气相沉积法制备含氢类金刚石膜的紫外Raman光谱和X射线光电子能谱研究

利用脉冲辉光放电的方法,在硅片上采用不同的沉积工艺制备了含氢类金刚石膜层,并采用Raman光谱和X射线光电子能谱(XPS)对膜层进行表征.用Raman光谱仪在波长为325 nm的紫外光源的激励下观察膜层的键结构.紫外Raman光谱对含氢类金刚石膜是非常有用的,它能有效避免可见光Raman光谱测量时的荧光干扰,清晰地得到膜层的D峰和G峰.同时利用XPS分析得到膜层的sp3键含量,并与Raman光谱所得数据进行比较.通过Raman光谱和XPS分析可以发现,在紫外光源的激励下,膜层的G峰峰位向高频移方向移动,G峰峰位、I(D)/I(G),G峰半高宽和sp3键含量之间存在一定的关系.     

红外和拉曼光谱在金属氢化物结构分析中的应用

红外光谱和拉曼光谱是分析金属氢化物结构的强有力工具,通过红外、拉曼光谱分析并结合理论计算,可以获得二元(MgH₂,CaH₂,AlH₃)和三元(Mg₂FeH₆)金属氢化物中金属原子与氢原子局域成键环境信息,从而鉴别金属氢化物不同的相结构,还可以获得三元金属氢化物M₂RuH₆(M=Ca,Sr,Eu)中由于金属原子的不同而导致的结构差异,以及三元金属氢化物与其氘化物的结构差异。利用原位拉曼光谱分析技术分析高压或高温下金属氢化物的形成与分解反应过程,可以获得金属氢化物在高压加载及卸压过程中的结构变化,更好的理解金属氢化物的衍射数据。PAIR(photoacoustic infrared spectroscopy)光谱技术增强了红外活性和拉曼活性组合谱带的强度,从而避免了空气及潮湿环境对傅里叶红外变换光谱实验结果的影响。红外光谱和拉曼光谱用于金属氚化物的结构分析,获得金属氢化物中金属原子与氢同位素原子局域成键环境的差异,更好的研究氢同位素效应。而且,拉曼光谱已被成功用于分析氢同位素混合气体的组成。因此,将金属氢化物结构的红外和拉曼光谱分析与氢同位素气体组分的拉曼光谱分析相结合,可用于研究金属与氢同位素气体反应的动力学过程及同位素效应。     

Biopolymer-assisted self-assembly of ZnO nanoarchitectures from nanorods

We have investigated three-dimensional (3-D) architectures–microspheres and radial structures–based on biopolymer-assisted self-assembly from one-dimensional ZnO nanorods. The developed method is simple, rapid and cost-effective and can be used for self-assembly of different complex superstructures. A possible model of 3-D architectures self-assembled with biopolymer assistance is presented using minimum energy considerations. Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive X-ray spectroscopy, transmission electron microscopy, micro–Raman spectroscopy and cathode luminescence investigations show that the novel 3-D architectures are built from high-purity ZnO nanorods with a wurtzite structure. The resulting radial structures show an intense ultraviolet (UV) cathode luminescence emission suggesting applications as UV light emitting diodes or lasers. Their structural characteristics endow them with a broad area of applications and offer a possibility to be used as fundamental low-dimensional building units. These building units open opportunities for the self-assembly of multifunctional nanostructured systems with applications in bioscience and nanomedicine, electronics and photonics.     

不同构型罗丹明分子拉曼光谱的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论研究了罗丹明6G、罗丹明123和罗丹明B分子的拉曼光谱. BP86泛函计算的罗丹明系列分子的阳离子在气相中的拉曼光谱与相应的分子在水溶液中的实验光谱符合很好. 结果显示氯离子以及氢键的引入对罗丹明B分子的拉曼光谱有较明显的影响,该影响可以部分地解释罗丹明B分子在水溶液中和在金表面上拉曼光谱的不同. 精确描述罗丹明分子在金属表面的表面增强拉曼光谱,需要考虑由界面相互作用而导致的变化.