核心天线CP43、CP47的荧光光谱特性

采用快速扫描成象光谱技术对核心天线CP43和CP47的荧光光谱特性进行研究,获取了它们的积分荧光谱,通过积分荧光谱的组分光谱解析,并结合吸收光谱分析认为CP43和CP47具有这样的Chla的光谱特性,CP43:Chla₆₆₀^662.43、Chla₆₆₉^670.23、Chla₆₈₂^684.02,CP47:Chla₆₆₀^664.91、Chla₆₆₉^671.71、Chla₆₈₀^681.35、(Chla_a^e,a代表吸收峰;e代表发射峰);另外长波长组分694.86nm、702.34nm(CP43)、696.02nm(CP47)可能是由吸收>690nm的Chla分子所产生;CP43与CP47相比还存在有Chla₆₇₅^676.32,但是还没有看到CP43具有675nm吸收谱带的报道.对CP43和CP47的荧光光谱分析,认为CP47中的Chla669nm分子团和Chla680nm分子团间的能量传递比CP43中Chla669nm和Chla682nm分子团的能量传递更为有效;β-Car与Chla分子结合状态在CP47中要比CP43中紧密.     

光系统ⅡChl分子能量传递超快光谱动力学

利用ICCD飞秒扫描成象和飞秒时间分辨光谱装置实验研究了高等植物捕光天线LHCⅡ三聚体和PSⅡ颗粒复合物的超快光谱动力学,经过吸收光谱和发射光谱分析,确定在LHCⅡ三聚体中至少存在7种Chl分子光谱特性,分别是Chlb_653/656^658.7、Chla_662.0^665.2、Chla/b_670/671^677.1、Chla_675.0^677.1、Chla_680/681^682.9、Chla_685.0^689.1和Chla_695.0^695.6.采用光强1013光子/cm²/脉冲激励浓度为30μg/mL的捕光天线LHCⅡ三聚体,在650nm到705nm谱段逐点探测分析处理,产生了2组短寿命组分210fs、520fs和5.2ps、36.7ps及2个长寿命组分1.8ns、2ns.最快的3个寿命210fs、520fs和5.2ps反映了三聚体Chlb分子向Chla分子的激发能传递过程;寿命36.7ps反映了Chla分子向相邻单体Chla分子的激发能传递过程;最长的2个寿命1.8ns和2ns是在三聚体中Chla分子通过中间体Chla分子辐射荧光,分别跃迁回基态的过程.获得的6个寿命组分有把激发能传递时间与Chla/b分子发射光谱相结合的特点.经拟合处理解析PSⅡ颗粒复合物光谱,得到3个组分谱,其峰值分别为686.8nm、692.2nm和694.9nm,与LHCⅡ比较分析,说明天然构型的PSⅡ有很强的吸收光能和有效传递光能的本领.     

延时分幅扫描单光子计数荧光光谱技术

设计建立了一套延时分幅扫描单光子计数荧光光谱装置,以雪崩光电二极管SPCM-AQR-15为荧光探测器,T914P单光子计数模件为信号接收仪器,通过对T914P的触发信号加延时,在每个延时下对荧光信号进行分幅扫描,再将所有延时的分幅扫描信号叠加在一起,可以将快速的微弱信号很好地再现出来,时间分辨率提高了16.7倍,采用此技术对光合作用CP43色素蛋白复合物进行了研究,荧光光谱解叠可分辨出三个窄谱带:681nm、684nm、729nm,并分别在670nm,680nm和685nm荧光发射处,采用全局优化拟合法处理,获取了3个寿命组分:422_ps,582_ps,3.75_ns,其中422_ps反应了Chla671到Chla679和Chla682能量传递过程;582_ps代表Chla679到Chla682的能量传递;3.75_ns代表Chla682包括荧光在内的所有去激发速率之和.     

内周天线CP43、CP47中β-Car到Chla分子间的能量传递

采用超快荧光光谱动力学对从菠菜中分离纯化的内周天线CP43、CP47进行研究,获取了它们的动力学三维荧光谱,CP43的荧光光谱范围为640～780nm,最大峰位于680nm处,在该峰值处的荧光寿命约为3.54ns;CP47的荧光光谱范围为630～775nm,最大峰位于691nm处,在该峰值处的荧光寿命约为3.22ns,在CP43和CP47中,Chla分子发射荧光的效率分别约为38.3%和40.6%.依据分子的退激发途径,我们分析认为在CP43、CP47中β-Car→Chla分子的能量传递速率常量分别为9.06×10¹¹s^-1,1.3×10¹²s^-1;能量传递效率分别为47.5%、66.5%;并估计β-Car分子与Chla分子外周之间的距离分别为0.110nm、0.085nm.     

飞秒差异吸收微弱信号测量技术

本文报道一种用飞秒差异吸收光谱装置探测光合作用光系统Ⅱ(PS Ⅱ)颗粒复合物电子传递、电荷分离、能量传递技术,装置的时间分辨率小于120fs,光谱调谐范围为720～860nm,采用低温双探头Boxcar平均处理器进行信息采集处理,测得了PS Ⅱ颗粒复合物3.2±0.3Ps的P680^* Pheo到P680⁺Pheo^-的电荷分离时间,还获得了由外周天线到内周天线CP43和CP47,再到PSⅡ反应中心的能量传递时间25ps,以及电荷分离后的能量衰变时间37.2ps.     

香蕉叶片Chla荧光动力学参量对激发光强的反应

在蓝色激发光(λ_m＝660nm)作用下,香蕉叶片的叶绿素a(Chla)发出波长为720～740nm的荧光信号,荧光强度随时间呈现有规律的变化.随着激发光强的增加,荧光动力学参量F₀和F_VI/F_V呈上升趋势,F_V/F₀与F_V/F_M逐渐达到饱和,而CA和T_1/2呈下降趋势.研究结果表明,保证香蕉叶片光合机构高速有序运转的适宜光强在20～60μmol·m^-2·s^-1之间,过量的光强将造成叶片光合机构的损伤.讨论了香蕉叶片诸荧光动力学参量的生物学意义及其随激发光强度增加而变化的原因.     

光系统Ⅱ荧光特性快速扫描成象光谱技术研究

本文以菠菜(Spinica oleracea L.)叶绿体中的PS颗粒复合物、CP47、CP43和LHC为材料,对其结构和功能关系进行了分析,用扫描成象光谱技术对这四种样品的光谱特性进行了研究,并通过对其荧光发射光谱图象的处理,得到它们的荧光发射光谱曲线.分析结果表明,PS颗粒复合物的荧光发射光谱中心波长在680.1nm,波段的范围较宽;CP43荧光光谱的中心波长位于680nm,并在近红外区观察到振动小峰;CP47荧光光谱的中心波长在691.3nm处;CP47和CP43在短波长区640nm和长波长区720nm附近分别出现肩峰,推测可能是样品中游离的叶绿素a和叶绿素b分子引起;LCH荧光发射光谱的峰值位于678nm,光谱范围为576nm～780nm.     

温度升高对PSⅡCP47/D1/D2/Cyt b559复合物能量传递的影响

采用分幅扫描单光子计数荧光光谱装置,研究温度升高对PSⅡ CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物能量传递的影响.获得分别在20℃、42℃和48℃处理后,CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物主发射峰所在的波长未发生多大改变,均在682 nm,但其荧光强度逐渐降低,而大约730 nm处主发射峰的振动副带发生了明显的变化,42℃其弱峰趋势已不显著,相对荧光强度下降,48℃弱峰趋势已完全消失;最大峰值处获得两个时间组分,这两个组分都属于电荷重组.其中,1～2 ns组分随处理温度的升高变化不大,而7～20 ns组分随温度升高变化较大,并且逐渐延长.因此,处理温度的升高使CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物的二级结构、色素分布的空间位置发生变化,从而影响了CP47/D₁/D₂/Cyt b559复合物中的能量传递以及电荷重组.42℃已对其造成影响,而48℃对其影响很大.     

抗癌药物铂络合物构效关系的物理方法研究

本文用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、差热分析等物理方法研究了抗癌药物铂络合物特性、结构以及构效关系。研究结果表明:cis-[Pt(NH₃)₂Cl₂]属简单斜方晶系,晶格常数a=0.9221nm,b=0.8771nm,c=0.6890nm.草酸二氨合铂的结构为斜方晶系,其晶格常数为:a₁=1.0721nm,a₂=0.6402nm,a₃=1.8570nm,并用傅里叶变换红外光谱、差热分析、元素分析等方法对它们理化特性进行了研究.     

增加光子奇偶q相干态的高阶压缩效应

通过数值计算研究了增加光子奇q相干态a_q^+m|α>_q^o和增加光子偶q相干态a_q^+m|α>_q^e的高阶压缩效应.结果表明:当q较小时,态a_q^+m|α>_q^o和a_q^+m|α>_q^e都能呈现出强烈的奇次方阶压缩效应,但无偶次方阶压缩效应,而且奇次方阶压缩随m的增大而增强.当m=0时a_q^+m|α>_q^o和a_q^+m|α>_q^e为光场振幅偶次幂的最小测不准态,但当m≠0时它们不是光场振幅偶次幂的最小测不准态.     

CCD皮秒扫描成象对光系统发射光谱研究

采用82MHz、514.5nm的Ar⁺激励光源,通过我们所建立的CCD皮秒扫描成象发射光谱装置分别对PSⅡ颗粒,内周天线CP43、CP47,外周天线LHCⅡ四种样品的发射光谱进行扫描成象,直接、快速地获得了它们的发射光谱曲线.通过分析认为,PSⅡ的发射荧光很大程度上是由内周天线CP47中的叶绿素a所发出的.     

Cr4+:Ca2GeO4激光晶体生长及结构表征

采用助熔剂法,以CaCl₂为助熔剂,生长Cr⁴⁺ :Ca₂GeO₄新型近红外可调谐激光晶体.通过X射线衍射(XRD)、激光Raman光谱、X射线光电子能谱(XPS)等方法对晶体进行结构表征.结果表明,得到的晶体为单斜晶系镁橄榄石结构的低温γ-Cr⁴⁺ :Ca₂GeO₄单晶,晶格参数为a=5.3209 (1 =0.1 nm)     

NO分子b4Σ--a4Πi(4,0)带的吸收光谱

通过对NO与He流动混合气体放电, 产生了激发态的NO(a⁴Π_ii) 分子. 利用光外差-浓度调制吸收光谱技术测量了NO分子在12530-12850 cm^-1波段内的吸收光谱, 并标识出b⁴Σ^--a⁴Π_i(4,0)带在该波段内的324条光谱跃迁谱线. 采用标准⁴Σ^--⁴Π_i哈密顿量模型, 通过非线性最小二乘法拟合其中267条谱线, 拟合残差(0.0071 cm^-1) 接近实验系统测量误差(0.007 cm^-1). 获得的主要分子常数与文献提供的常数符合, 并且拟合得到了精细结构分子常数.     

从核心天线到反应中心分子传能研究

利用飞秒时间分辨光谱技术研究了PSⅡ核心复合物内β-Car分子和Chla分子传递光能到反应中心的时间特性.实验测得,在CP47中的β-Car分子用了150 ps,Chla分子用了15 ps;在CP43中β-Car分子用了160 ps,Chla分子用了20 ps.利用超快光谱动力学实验曲线,理论计算出在核心天线中β-Car分子到Chla 662之间的能量传递速率为1.18×10¹²s^-1,β-Car分子到相邻β-Car分子之间按速率 1.14×10¹²s^-1传递能量.理论研究得出,在核心天线中β-Car分子接收到光能,以Dexter电子交换机制和Frster共振传能机制进行激发能传递,最后由Chla分子把能量传递到反应中心,在CP47中用了139 ps,在CP43中用了152 ps.理论研究表明,在核心天线中,Chla分子接收到光能之后,以随机转移方式将能量迅速传递到反应中心P680,在CP47中用了16.8 ps,在CP43中用了18 ps.理论研究与实验研究基本符合.     

锶原子互组跃迁谱的实验研究

观测了热原子束中锶原子(5s²)¹S₀—(5s5p)³P₁ 互组跃迁的荧光谱和饱和荧光谱, 实验测定了不同的参量下 ⁸⁸Sr(5s²)¹S₀—(5s5p)³P₁ 互组跃迁荧光谱. 研究结果表明: 不同的实验参数(温度、激光光强、激光扫描频率)对谱线有较大的影响, (5s5p)³P₁态的长寿命特点导致谱线强度随激光扫描频率呈倒数关系变化; 由于Doppler增宽, 渡越增宽等因素的影响, 谱线线宽远大于其自然线宽且随激光扫描频率呈正比关系变化.     

Spectroscopic investigations on NO+(x1∑+,a3∑+,A1Ⅱ) ion using multi-reference configuration interaction method and correlation-consistent sextuple b

Three low-lying electronic states (x¹∑⁺,a³∑⁺,and A¹Ⅱ) of NO⁺ ion are studied using the complete active space self-consistent-field (CASSCF) method followed by highly accurate valence internally contracted multi-reference configuration interaction (MRCI) approach in combination of the correlation-consistent sextuple basis set augmented with diffuse functions, aug-cc-pV6Z. The potential energy curves (PECs) of the NO⁺(x¹∑⁺,a³∑⁺,A¹Ⅱ) are calculated. Based on the PECs, the spectroscopic parameters R_e, D_e, ω_e, ω_eχ_e, α _e, B_e, and D₀ are reproduced, which are in excellent agreement with the available measurements. By numerically solving the radial Schrödinger equation of nuclear motion using the Numerov method, the first 20 vibrational levels, inertial rotation and centrifugal distortion constants of NO⁺(x¹∑⁺,a³∑⁺,A¹Ⅱ) ion are derived when the rotational quantum number J is equal to zero (J = 0) for the first time, which accord well with the available measurements. Finally, the analytical potential energy functions of these states are fitted, which are used to accurately derive the first 20 classical turning points when J = 0. These results are compared in detail with those of previous investigations reported in the literature.     

On kaonic hydrogen. Phenomenological quantum field theoretic model revisited

We argue that due to isospin and U-spin invariance of strong low-energy interactions the S-wave scattering lengths a ⁰ ₀ and a ¹ ₀ of ˉN scattering with isospin I = 0 and I = 1 satisfy the low-energy theorem a ⁰ ₀ +3a ¹ ₀ = 0 valid to leading order in chiral expansion. In the model of strong low-energy ˉN interactions at threshold (Eur. Phys. J. A 21, 11 (2004)) we revisit the contribution of the Σ(1750) resonance, which does not saturate the low-energy theorem a ⁰ ₀ +3a ¹ ₀ = 0, and replace it by the baryon background with properties of an SU(3) octet. We calculate the S-wave scattering amplitudes of K^-N and K^-d scattering at threshold. We calculate the energy level displacements of the ground states of kaonic hydrogen and deuterium. The result obtained for kaonic hydrogen agrees well with recent experimental data by the DEAR Collaboration. We analyse the cross-sections for elastic and inelastic K^-p scattering for laboratory momenta 70MeV/c < p _K < 150MeV/c of the incident K^--meson. The theoretical results agree with the available experimental data within two standard deviations.     

Nonpolar a-plane light-emitting diode with an in-situ SiNx interlayer on r-plane sapphire grown by metal-organic chemical vapour deposition

We report on the growth and fabrication of nonpolar a-plane light emitting diodes with an in-situ SiN_x interlayer grown between the undoped a-plane GaN buffer and Si-doped GaN layer. X-ray diffraction shows that the crystalline quality of the GaN buffer layer is greatly improved with the introduction of the SiN_x interlayer. The electrical properties are also improved. For example, electron mobility and sheet resistance are reduced from high resistance to 31.6 cm²/(V·s) and 460 Ω/口 respectively. Owing to the significant effect of the SiN_x interlayer, a-plane LEDs are realized. Electroluminescence of a nonpolar a-plane light-emitting diode with a wavelength of 488nm is demonstrated. The emission peak remains constant when the injection current increases to over 20 mA.     

Cl2+离子R支跃迁光谱的理论研究

从双原子分子能级的物理表达式出发进行多次微分,建立了预测双原子分子体系R支高振转跃迁谱线的新解析公式. 使用新解析公式预测双原子体系R支高阶跃迁谱线的数据时,最多只需15条精确的实验跃迁谱线和该跃迁带中对应的上下 振动态的转动光谱常数B′_v 和 B″_v.将该解析公式用于预测Cl₂⁺ 离子 A²∏_u---X²∏_g跃迁系(3,7)带和(4,8)带的跃迁谱线,不仅精确的重复了实验给出的较低阶的跃迁光谱数据值, 而且正确预言了所研究体系中缺失的振转跃迁谱线,尤其是高阶的跃迁谱线数据.     

基于混合漫射近似的空间分辨漫反射光学参量灵敏度的研究

根据空间分辨漫反射的双点源混合漫射近似模型, 推导了空间分辨漫反射率对生物组织吸收系数μ_a和有效散射系数μ'_s灵敏度的解析表示, 系统研究了在强吸收条件近光源区域吸收系数μ_a和有效散射系数μ'_s对漫反射光子分布的影响. 研究表明: 吸收系数的灵敏度随光源与探测器间距ρ的增加呈线性增长, 其斜率正比于(μ'_s/μ_a)^1/4, 比例系数约为1.4, 同时获得一个优化的探测距离ρ_opt, 距离光源约3.4个输运平均自由程, 在这个距离处有效散射系数的变化对测量吸收的影响最小. 这项研究对于生物组织的光学性质测量以及漫反射光谱技术的应用具有重要意义.