Anharmonic Vibrational Signatures of DNA Bases and Watson-Crick Base Pairs

在密度泛函理论水平上研究了从DNA碱基单体到Watson-Crick碱基对的结构、电荷分布、以及非谐性振动参数的变化. 通过研究参与碱基对中多重氢键的NH₂、N-H和C=O的伸缩振动模式,预测了这些模式的对角非谐性常数、非对角非谐性常数、以及非谐性振动耦合对碱基结构变化的敏感性. 研究结果揭示了DNA碱基中非谐性振动势、分子间氢键和静电相互作用之间的内在联系.     

过渡金属原子与一氧化碳作用对C—O伸缩振动的红外和拉曼光谱强度的影响

采用杂化密度泛函方法计算了过渡金属M-CO分子的基态几何结构和谱学性质。计算结果表明C—O伸缩振动的红外强度明显比M-C和弯曲振动模的红外强度大;C—O伸缩振动有最大的拉曼散射因子,且第四周期和Cu族金属的M-CO分子的C—O伸缩振动的拉曼散射因子明显比其他过渡金属的大。     

Al2O3X(X=H,D,T)的电子振动近似理论方法研究

用密度泛函理论(DFT)方法在6-311 G(d,p)水平上对Al2O3X(X=H,D,T)分子较低能量的几何构型进行了优化.计算结果表明该分子有两个可能基态,即Al2O3X(X=H,D,T)(2A′)Cs和Al2O3X(X=H,D,T)(2B2)C2v.全电子计算了氢同位素分子及Al2O3X(X=H,D,T)的能量E、定容热容CV和熵S.应用电子振动近似理论,即用单个分子Al2O3X(X=H,D,T)中的电子和振动能量和熵近似代表它们处于固态时的能量和熵,计算得到固体Al2O3的氢化热力学函数ΔH0,ΔS0,ΔG0以及平衡压力与温度的关系.当Al2O3吸附氢(氘,氚)形成C2v对称性气态Al2O3X(X=H,D,T)对应的固体时,氢气可以排代氘气,氘气可以排代氚气.这种排代效应非常不明显;形成Cs对称性气态Al2O3X(X=H,D,T)对应的固体时,反应的氢氘氚排代效应的顺序为氚排代氘,氘排代氢,与钛等的氢氘氚排代效应的顺序相反.总体而言,这种排代效应都非常弱.随着温度的增加,这一系列反应的氢氘氚排代效应趋于消失.     

H2SiCl2 中 SiH 伸缩振动的泛频光谱

在2000 ～ 9000 波数 、 12000 ～12900 波数的光谱区间记录了室温下H2SiCl2气体分子的振动泛频光谱，所用的仪器分别是高分辨傅立叶变换光谱仪和高灵敏激光腔内吸收光谱仪。用局域模模型和包含达林－丹尼生共振的简正模模型，归属了SiH伸缩振动的基频和泛频，振动量子数的改变△VSiH=1, 2, 3, 4 and 6。通过对实验能级的非线性拟合，得到SiH伸缩振动的谐振频率ωm、非谐性常数χm、键间耦合系数λ、莫尔斯振子参数 De、α 和相互作用力常数 。实验发现，随着振动能量的增加，振动簇（manifold，两个SiH键的伸缩振动量子数m+n=常数 ）中能量最低的两个能级的间距逐渐减小。当△VSiH≥4时，在实验误差范围内这两个最低的振动态能级简并。这种简并的能级结构类似双原子莫尔斯振子，符合Birge-Sponer 关系。双原子莫尔斯振子直接描述了H2SiCl2分子中SiH 的高泛频伸缩振动，表明在高振动情况下振动能量已经集中到单个SiH键上。     

分子在高振动态上的局域模振动

本文讨论多原子分子出现局域模（ｌｏｃａｌ ｍｏｄｅ）振动的条件并说明局域模振动是分子伸缩振动在高振动能区中的普遍趋势。     

高压下1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐的振动光谱及同位素效应（英文）

用密度泛函理论方法研究1,1’-二羟基-5,5’-联四唑二羟胺盐(HATO)晶体在高压(40 GPa)下性质。在GGA-PW91计算水平并结合超软势基组对HATO晶体结构进优化,其优化结构能再现实验结果。分子间O…H间距随压力的增加而显著减小;但O—H和N—H键长呈现非单调变化。基于不同压力下的优化晶体结构,利用非周期性计算并经校正因子0.967 9校正,求得相应压力下的红外和拉曼谱。预测最强拉曼峰对应于C—C伸缩和NH_2对称变形,位于1 580 cm~(-1),与实验结果一致。虽然阴离子不含氢原子,但阳离子的氘代仍对阴离子的振动光谱产生影响。高压导致分子间氢键增强,导致参与氢键的O—H和O—D振动的拉曼波数减小。氘代后,ND_2的拉曼位移的最明显变化是ν_2伸缩振动波数在高压下急剧增加,导致ND_2ν_2/ν_3在高压下发生偶合。计算出的ν_1至ν_3振动的同位素效应比ν(NH_2)/ν(ND_2)均为1.36～1.38,与由折合质量所求得的值相一致。氘代和压力的变化可引起不同振动模式的偶合。     

A12O3X2（X=H，D，T）的电子振动近似方法

用密度泛函理论在B3LYP／6．311＋＋g（d,P）基组水平上对A12O3X2（X=H,D,T）分子的可能较低能量构型进行了几何优化．结果表明该分子的基态电子态和对称性为A12O3X2（X=H,D,T）（1A’）G,计算了氢同位素分子及A12O3X2（X=H,D,T）的电子能量E、定容热容Cv和熵S．用电子振动近似方法计算了固体A12O3的氢化热力学函数△H0,△S0,△G0,以及平衡压力与温度的关系．当A1203吸附氢（氘,氚）形成固体时,反应的氢氘氚排代效应的顺序为氚排代氘,氘排代氢,与钛等金属与氢及其同位素反应的氢氘氚排代效应的顺序相反．总体来说,这种排代效应都非常弱．随着温度的增加,这系列反应的氢氘氚排代效应趋于消失．     

理论研究C8H80-（H2O）n（n=1～5）团簇

应用密度泛函B3LYP／6—31＋G（d，p）方法对C8H80-（H2O）n（n=1～5）团簇这种弱相互作用体系进行垒自由度能量梯度优化，得到该系列团簇的稳定蛄构．计算结果表明。在该系列二元团簇中，一方面水分子数目的多少对苯基丙酮分子的结构影响很小，另一方面由于苯基丙酮分子的存在，破坏了团簇中水分子的对称性结构，在团簇内部极力形成O—H—O这样弯曲的有方向性的氢键．对苯基丙酮-水这样结构复杂的团簇，指认光谱的难度非常大，本文只讨论了与C=O有关的振动峰和水分子的对称伸缩振动的最强峰．     

HXD中XH拉伸振动的振动跃迁偶极矩方向的理论研究（英文）

本文利用局域模研究了"重轻"体系简单分子XH伸缩振动的实验振动光谱.键偶极方法进一步为实验光谱分析提供了帮助(假设XH伸缩振动的跃迁偶极矩沿着XH键方向排列).通过局域模和多维简正模对HOD,HND~-,HCD,HSD,HPD-和HSiD的XH伸缩振动的理论计算,XH伸缩振动的局部1D图片可以用于分析跃迁偶极矩倾斜角度.在HOD分子中,OH伸缩振动的跃迁偶极矩远离OH键并且向远离OD键的方向倾斜;在HSD,HND~-,HPD~-,HCD和HSiD分子中的XH伸缩振动远离OH键,但朝向OD键,表明键偶极近似法不能很好地适用于"重轻体系"分子,重原子X可以影响跃迁偶极矩方向.利用分子中原子理论分析了偶极矩的变化.     

氢化氧化铝的同位素效应研究

在B3LYP/6-311++G(d,p)水平上预测了Al2O3H3分子的较低能量构型.其基态构型具有C s对称性,电子态为1A′.通过研究Al2O3M3和M2(M=H,D,T)的能量E、定容热容C V和熵S,用电子振动近似讨论了Al2O3+3/2M2→Al2O3M3反应的氢同位素效应,得到了Al2O3氢化的热力学函数?H0,?S0,?G0,及平衡压力与温度的关系.研究表明,氧化物Al2O3吸附氢(氘,氚)反应的同位素排代效应顺序为氚排代氘,氘排代氢,与钛等金属的同位素排代顺序相反.但排代效应都非常弱,且随着温度的增加趋于消失.     

用局域模型研究分子局域模振动态的振转光谱

利用描述伸缩振动泛频态的两种模型———NMDD简正模型和HCAO局域模型的波函数的等价关系，发展了用局域模型波函数求振转参数有效值的方法，并用这个方法推出XH_n型（n=2，3，4）分子局域模振动态的有效振转参数在局域模极限下满足改进的“α-关系”． 关键词：     

密度泛函理论研究过渡金属对吡啶的拉曼光谱强度的影响

本文采用杂化密度泛函理论计算了过渡金属M -Py分子的基态振动频率和拉曼光谱强度。计算结果表明过渡金属对Py分子的振动频率影响较小 ,但对Py分子的A1 振动模式的拉曼谱强度影响较大。对于A1 对称性的非C -H伸缩振动模 ,吡啶分子环呼吸振动和高频的C -C对称伸缩振动有较大的拉曼散射因子 ,我们还将此结果与典型的SERS活性金属 (铜族金属 )进行了比较     

胃癌组织与正常组织样品FTIR研究

用傅里叶变换红外光谱仪研究胃癌组织及相应正常组织的红外光谱。结果表明癌组织样品与正常组织样品的红外光谱在峰形、峰强度、峰频率等方面均存在明显差异。讨论了磷酸二酯基团（PO2^-）的对称和反对称伸缩振动;CH3、CH2基团的伸缩及弯曲振动;C－O基团伸缩振动峰的变化。并从蛋白质、核酸氢键的角度以及膜脂碳氢链排列及构象变化角度分析了发生变化的原因。磷酸二酯基团（PO2^-）的对称伸缩振动vs,PO2^-呈现有规律性变化,即癌化后由平均1080．92cm^-1向高波数方向位移到平均1085．93cm^-1处,反对称伸缩振动vas,PO2^-由平均位于1239．64cm^-1位移到平均位于1238．73cm^-1处,表面核酸骨架上磷酸二酯基团中的氧原子形成氢键的程度加强了。另外膜脂分子中的CH2弯曲振动δCH2也呈有规律地向高波数方向移动,癌化后由平均位于1455．23cm^-1位移到1457．37cm^-1处,表面了膜脂双分子层结构中磷脂分子CH2链无序程度加大了。细胞蛋白的C－O伸缩振动谱带VC-0由平均位于1166．08cm^-1位移到平均位于1166．58cm^-1,表明癌化后细胞蛋白的C－O基团氢键的程度下降的。     

H2SiCl2分子Si-H振动"基座"SiCl2的有效质量

用傅立叶变换光谱仪和激光腔内吸收光谱仪记录了H2 SiCl2 分子 2 0 0 0～ 90 0 0和 12 0 0 0～ 12 90 0cm-1的红外吸收光谱 .依据局域模理论的非谐性耦合非谐振子 (ACAO)模型 ,分析并拟合了Si-H的对称伸缩振动和反对称伸缩振动 ,得到描述Si-H伸缩振动的Morse离解能De、Morse振子参数α和键振子势能耦合系数frr′.分析中忽略了SiCl2 “基座”对Si-H伸缩振动的影响 ,拟合结果与实验值符合的很好 ,拟合方差小于 1cm-1,表明这一近似是可取的 .分析拟合结果表明 ,Si-H振动时“基座”SiCl2 的有效质量为 75 .     

HXD中XH拉伸振动的振动跃迁偶极矩方向的理论研究

本文利用局域模研究了“重轻”体系简单分子XH伸缩振动的实验振动光谱. 键偶极方法进一步为实验光谱分析提供了帮助(假设XH伸缩振动的跃迁偶极矩沿着XH键方向排列). 通过局域模和多维简正模对HOD，HND^-，HCD，HSD，HPD^-和HSiD的XH伸缩振动的理论计算， XH伸缩振动的局部1D图片可以用于分析跃迁偶极矩倾斜角度. 在HOD分子中，OH伸缩振动的跃迁偶极矩远离OH键并且向远离OD键的方向倾斜；在HSD，HND^-，HPD^-，HCD和HSiD分子中的XH伸缩振动远离OH键，但朝向OD键，表明键偶极近似法不能很好地适用于“重轻体系”分子，重原子X可以影响跃迁偶极矩方向. 利用分子中原子理论分析了偶极矩的变化.     

同型二聚体肽模型的二维红外光谱

利用一个同型二聚体模型,甲酰胺二聚体,模拟一对肽基团.用量子化学从头计算考察了二聚体中酰胺-I带振动模式之间的振动耦合及其在空间的行为. 研究发现C=O伸缩振动耦合以静电作用为主,耦合有效距离能超过10 oA. 一维和二维红外光谱的激子模拟计算表明,耦合常数的空间依赖性能够清楚地表现在光谱特征中. 这些结果意味着多肽中C=O伸缩振动模式能够在很远的距离相互耦合并产生振动态的离域化.     

相干振动动力学和高分辨非线性光谱学：空气/二甲亚砜液体界面的比较

研究了空气/二甲亚砜界面C?H伸缩振动的自由诱导衰减的相干振动动力学和亚波数高分辨宽带和频振动光谱．对于特定分子体系,频率域光谱测量和时间域动力学测量原则上应获得相同的信息．但对具有耦合或者重叠在一起的若干振动模式的分子体系,通过时域或者频域测量以获取光谱和动力学信息细节均非易事．对于振动光谱并非过于复杂的空气/二甲亚砜界面,基于亚波数高分辨宽带和频振动光谱的频域测量较超快时域测量更有益于获取界面结构和相干动力学定量信     

一种新颖的稀土-2-羟基烟酸的配合物的结构和光谱性质研究

通过水热反应合成了一种新颖的稀土2-羟基烟酸的配合物{[LaL(HL)(H2O)3]1/3(SO4)2/3(H3O)2H2O}(H2L=2-hydroxynicotinic acid)。X-ray单晶衍射分析可知,2-羟基烟酸通过羧基O和羟基O原子桥连La离子,形成二维层状结构,层与层之间通过弱作用力拓展为三维结构。二维相关光谱分析表明N—H面外弯曲振动和C—H面外弯曲振动对磁微扰比较敏感,这可能是吡啶环上π电子云在磁微扰下变形引起C—H和N—H面外弯曲振动的响应,SO24-的ν4振动和羧基不对称伸缩振动对磁微扰也比较敏感;热微扰下N—H伸缩振动比较敏感。此外还对化合物进行了紫外和热重分析。     

柠檬酸和乙二胺改性前后麦秸秆的红外光谱分析比较

对天然麦秸秆(NWS)、柠檬酸改性麦秸秆(CWS)、乙二胺改性麦秸秆(EWS)的红外光谱进行了比较分析.NWS的红外吸收光谱主要由碳水化合物如木质素、纤维素等吸收带组成.NWS表面的羟基吸收峰出现在3405.16cm-1、2916.81cm-1处的吸收峰来自亚甲基中C—H的伸缩振动.1736.02cm-1和1602.21cm-1处的吸收峰是由C=O的伸缩振动引起的;苯环的骨架伸缩振动峰出现在1511.33cm-1;1425.47cm-1处的吸收峰是来自羧基的C—O伸缩振动,1376.19cm-1处为CH2的弯曲振动峰.与NWS的红外光谱图相比,CWS的主要变化为1738.13cm-1和1592.06cm-1处C=O吸收峰强度显著增加;EWS的主要变化为3405.16cm-1处的吸收峰蓝移至3417.43cm-1,且强度增加,1736.02cm-1处的吸收峰消失,CH2的C—H伸缩振动峰(2903.49cm-1)和弯曲振动峰(1382.91cm-1)强度显著增加,结果说明改性后分别引入了羧基和胺基.     

Raman光谱分析脉冲电场对大豆分离蛋白的影响

采用自行研制的高强脉冲电场设备,利用拉曼光谱分析脉冲电场对大豆分离蛋白微观结构的影响。结果表明,在50 kV.cm-1的高强脉冲场强下,PEF诱导2 886 cm-1附近峰明显消失,脂肪族侧链C—H伸缩振动微环境极性和色氨酸残基微环境极性不断增强;诱使C—H平面弯曲振动、C—N伸缩振动,以及天冬氨酸和谷氨酸中的C O伸缩振动减弱;诱导酰胺键C O伸缩振动和N—H摇摆振动增强。同时发现酪氨酸被包埋程度随着脉冲时间的延长而先增加后减小,在脉冲处理时间为1 600μs时,酪氨酸包埋程度最大。