手性分子2, 3-丁二醇的旋光拉曼光谱研究

本文从拉曼峰和旋光拉曼峰出发,通过键极化率和微分键极化率分析研究(2R, 3R)-2, 3-丁二醇. 通过分子C₁和C₂两种点群的优化结构,获得不依赖于这两种结构的结果 和有关这个手性系统物理图像的丰富信息.对分子拉曼键极化率分析,得出在拉曼弛豫过程中, 电荷主要从外围流向骨架结构.对分子微分键极化率的分析,显示在不对称C原子和与其相联系的H原子 两侧化学键, C-O和C-CH₃的微分键极化率的符号正好相反,意味着这个分子具有相当好的手性 不对称性质.对比对称和反对称的键极化率、微分键极化率,本文得到这样的结论: 对于(特别是键伸缩的)键极化率,(大体上是)对称的大于反对称的; 而对于微分键极化率则是反对称的大于对称的. 关键词： 旋光拉曼 键极化率 微分键极化率 2,3-丁二醇     

手性分子反-2,3-环氧丁烷的旋光拉曼光谱研究

本文从拉曼峰强出发,求得了反-2,3-环氧丁烷分子的拉曼键极化率,明确了拉曼激发下电荷的分布的信息.还从旋光拉曼(Raman optical activity,ROA)谱的峰强,求取了该分子的旋光拉曼键极化率.由分子手性中心的C-H产生的偶极矩与拉曼激发过程中,电荷流动产生的跃迁磁偶极矩的耦合,来理解旋光拉曼活性产生的机理.分析表明,旋光拉曼活性分子手性中心的C-H键两侧的旋光拉曼极化率符号相反,显示着手性分子局域的不对称性.还得到了对称和反对称坐标的键极化率和旋光拉曼极化率,并且从对称性的角度,即C2群的不可约表示,讨论了这些极化率的内涵.     

咔唑分子拉曼激发虚态的相关研究

根据键极化率与拉曼峰强之间的关系,得到咔唑分子拉曼激发虚态随时间演化的键极化率. 将得到的键极化率的末态与用密度泛函理论得到的基态键电荷密度进行了对比,讨论并分析了拉曼激发虚态键极化率随时间弛豫的特征. 研究表明:咔唑分子在拉曼激发初态时,电子由两个骨架六元环向连通两六元环的连通键上流动,而并非向外围的C–H键上流动. 拉曼激发末态键极化率分布趋势与基态键电荷密度分布很相似,说明激发的电子又流回到分子骨架,即弛豫到基态. 通过对拉曼激发虚态键极化率弛豫过程特征时间的研究,发现连通两六元环的C–C键以及靠近连通键的C–C键的键极化率的弛豫时间较其他键的极化率弛豫时间都长,进一步说明了拉曼激发虚态电子弛豫特征. 这些结果反映了咔唑这类具有连通键的多元环分子在拉曼激发虚态所具有的特征与性质,这对拉曼激发虚态的研究有重要意义. 关键词： 拉曼峰强 键极化率 拉曼激发虚态     

甲基紫分子拉曼激发虚态的研究

从拉曼峰强入手,求得了甲基紫分子的“时间分辨键极化率”,并与第一原理计算的基态电子密度做对比,讨论了该分子的激发拉曼虚态的性质.研究结果表明,该分子的拉曼激发虚态中电子向分子外围以及两环之间的键流动,并且拉曼弛豫后的键极化率分布与基态电子的密度分布相似.通过研究键极化率的弛豫过程,发现连接两环的键上的键极化率弛豫时间较其他键大.这些结果说明了甲基紫这类双环分子拉曼激发虚态的性质,这对于研究拉曼散射的中间态具有一定意义. 关键词： 拉曼峰强 时间分辨键极化率 弛豫特征时间     

亚乙基硫脲分子键伸缩模式与全耦合模式键极化率的对比及其拉曼激发虚态的相关研究

从拉曼峰强着手,得到了键伸缩模式与全耦合模式两种不同计算条件下,亚乙基硫脲(ethylene thiourea,ETU)分子的键极化率,并比较分析了两种计算结果的异同.研究表明:在键伸缩模式的算法中,仅考虑势能分布中键对称伸缩比重相对较大的部分拉曼峰参与极化率计算,显然忽略了键伸缩与键弯曲间的相互耦合,造成了与弯曲振动耦合较强的部分键伸缩极化率值存在一定误差.因此,此方法虽能使问题简化,但却丢失了一些信息.而全耦合模式算法考虑了所有振动模式(键伸缩与键弯曲)相互影响的情况,能更全面的反映键电荷的分布情况,但却会使问题的求解过程变得复杂.同时,在拉曼激发虚态的相关研究中,两种计算方法却得到几乎一致的键极化率弛豫方式(呈单指数规律衰减)及相同的衰减特征时间.     

亚乙基硫脲分子激发拉曼虚态的研究

本文从拉曼峰强入手,求得了亚乙基硫脲(ETU)分子的"时间分辨键极化率",并讨论了该分子的激发拉曼虚态性质,发现了该分子"激发虚态电子向分子外围键流动"、"电子弛豫后的键极化率分布与基态电子的密度分布相似"、"不同激发波长下的键极化率衰减时间满足不确定关系"等特点。本文还研究了该分子的表面增强拉曼光谱,指出"电荷转移机制"的极化率弛豫时间长于"电磁增强机制"等与表面增强拉曼效应相关的结论。     

哒嗪分子表面增强拉曼效应下键极化率的研究:吸附构型与增强机理

本文用拉曼峰强求得时间分辨键极化率的方法,分析了哒嗪分子在银电极上的表面增强拉曼谱图.哒嗪分子在不同电位下的键极化率和其弛豫特征时间,显示该分子的吸附点为两个氮原子,以及该分子体系的电荷转移机制机理,包括共轭的效应.对于具有良好拉曼谱图的体系,这个方法具有普适性. 关键词： 哒嗪 拉曼峰强 时间分辨键极化率 弛豫特征时间     

基于键极化加和模型及其实验修正方法的超拉曼微观极化率张量元微分的简化方案-C2v对称性

相干反斯托克斯拉曼光谱(CARS) 和相干反斯托克斯超拉曼光谱(CAHRS)等高阶非线性光谱技术已经应用在动力学过程、基因表达谱筛选、高分辨率光谱分析等诸多领域。但因其涉及到的高阶微观极化率张量元数量众多,对其光谱信号进行定量分析非常困难。文献通过理论分析将CARS和CAHRS的微观极化率张量元分解为拉曼微观极化率张量元微分α′_i′j′和超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′的乘积,将高阶光谱定量分析的困难简化为对低阶光谱的分析。该研究处理了具有C_2v对称性分子基团,提出一种利用键极化加和模型及其实验修正的方法简化超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′比值的方案。首先利用键极化加和模型方法,在对C_2v分子基团局域模式假设的基础上,进行单键的局域模式假设,通过对单键伸缩振动进行简正振动模式的分析,并与单键的偶极矩表达式进行比较,得到单键的超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′。在单键β′_i′j′k′结果的基础上利用键极化加和模型,对C_2v分子基团进行对称性分析,将基团中两个单键伸缩振动的β′_i′j′k′耦合,得到C_2v分子基团对称振动和反对称振动两种简正振动模式的超拉曼微观极化率张量元微分β′_i′j′k′的表达式。在此基础上对C_2v分子基团对称振动和反对称振动的β′_i′j′k′表达式进行理论推导,结合对应振动模式下不同偏振组合的超拉曼退偏率ρ_HR-SS和ρ_HR-AS及HV偏振组合时实验测量的超拉曼光谱强度比,得到超拉曼实验修正的C_2v分子基团β′_i′j′k′之间的比值。再结合文献中拉曼实验修正的拉曼微观极化率张量元微分α′_i′j′之间的比值,即可得到C_2v分子基团CARS和CAHRS的微观极化率张量元之间的比例关系,为定量分析高阶非线性光谱信息提供理论基础。     

饱和一元醇类分子拉曼光谱振动峰的归属研究

选用B3LYP/6-31G(d)优化并计算了31种饱和一元醇类分子的拉曼光谱,以甲醇为例,考察了理论计算结果的准确性,分析了碳原子数小于7的直链饱和一元醇拉曼光谱振动峰的归属。研究结果显示,B3LYP/6-31G(d)用于饱和一元醇类分子拉曼光谱振动的模拟计算较为准确,通过饱和一元醇拉曼光谱振动峰归属分析,确认C—O伸缩振动引起的振动峰可作为饱和一元醇类分子拉曼光谱的特征峰;进一步研究还发现,饱和一元醇类分子拉曼光谱的特征峰与其极化率、热力学、能量等主要参数具有显著的相关性(sig.为0.015),为同系物的拉曼光谱研究提供了一定的参考价值。     

非共振条件下单壁碳纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论，对单壁碳纳米管的拉曼光谱强度进行了研究.考察了碳纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明，光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大，而手性对拉曼光谱的影响较小.针对碳管样品的实际情况，给出了无规取向碳管的拉曼散射光谱. 关键词： 碳纳米管 拉曼散射 声子 键极化     

Chiral asymmetry of anti-symmetric coordinates studied by the Raman differential bond polarizability of S-phenylethylamine

<正>The Raman optical activity(ROA) study on 5-phenylethylamine is presented by the intensity analyses via bond polarizability and differential bond polarizability.Ample information concerning the physical picture of this chiral system is obtained,and its ROA mechanism is constructed.Especially,we propose that the asymmetric modes and/or the off-diagonal elements of the electronic polarizability tensor are the potential keys to the exploration of ROA.     

Charge disturbance/excitation in the Raman virtual state revealed by ROA signal: A case study of pinane

The Raman mode intensities are used to extract the bond polarizabilities which are the indication of the charge disturbance/excitation of the Raman virtual state. A classical formula based on the electric and magnetic dipolar coupling among the charges on the atoms is developed which relates the charges and vibrational amplitudes of the atoms in a normal mode to the Raman optical activity(ROA) mode signatures. By fitting with the experimental ROA signatures, we are able to elucidate the scaling parameter which relates the bond polarizability to the electric charge. The result shows that around40% of the charges in pinane are involved in the Raman process under 532 nm laser excitation.     

Intramolecular enantiomerism as revealed from Raman optical activity spectrum

An algorithm is employed to retrieve the differential bond polarizabilities (DBP) of the C‐C bonds from the Raman optical activity spectrum of (‐)β‐pinene. (‐)β‐pinene possesses two stereo centers (chiral centers) and a local mirror reflection that interchanges the S type part and R type part in one molecular. It is demonstrated that this local mirror reflection could induce an approximate (or symmetry breaking) mirror reflection that reverses the signs of the DBP of the pair bond coordinates that are related to each other by the mirror reflection.This can be called intramolecular enantiomerism (IE). More cases of IE are discussed by the analysis of (‐)α‐pinene, (R)‐(+)‐4‐isopropyl‐1‐methylcyclohexene and (R)‐(+)‐3‐methylcyclohexanone together with previously studied limonene case. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Calculation of off‐resonance Raman scattering intensities with parametric models

The paper reviews applications of parametric models for calculations of the Raman scattering intensity of materials with the main emphasis on the performance of the bond polarizability model. The use of the model in studies of polymers, aluminosilicates, and nanostructures is discussed and the existing sets of electro‐optical parameters as well as their transferability are analyzed. The paper highlights the interplay between the first‐principles and parametric approaches to the Raman intensity calculations and suggests further developments in this field. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

A vibrational study of liquid benzene through dispersive Raman spectroscopy using advanced optical elements

A compact experimental setup using advanced optical elements was designed to take Raman spectrum of liquid benzene. All seven Raman active vibrational modes were observed. A simplified mechanical model for two most intense in-phase modes, i.e., ring breathing and C–H stretching, shows that the vibrational contribution to the ratio of C–C and C–H bond strengths is a factor of ～1.66. A simulation of Raman spectrum with Gaussian vibrational bands, weighted by Planck distribution function, yields the vibrational line widths and the relative polarizability changes. A value of 0.74 is estimated for the ratio of change in polarizability of C–H bond to that of C–C bond upon laser excitation from a simple electrostatic calculation, which is comparable with the value of 0.6 obtained from the simulation.     

亚乙基硫脲的表面增强拉曼极化率研究：电磁和电荷转移机制

测量了吸附在银电极表面的亚乙基硫脲分子在不同电位下的表面增强拉曼光谱，对光谱强度变化进行了分析.从拉曼光谱强度计算出分子的键极化率数值，分析极化率大小和变化情况，提出了分子在不同电位下表面增强效应的增强机制. 关键词： 亚乙基硫脲 表面增强拉曼极化率 电磁增强 电荷转移增强