ZnGeP2晶体中的晶格振动模拟与光谱分析

ZnGeP₂晶体在9~10 μm的光学吸收限制了其在中远红外波段的应用,该波段吸收与其晶格振动有关。本文通过理论计算与实验相结合的方法,解释了晶体红外截止边和9 μm附近吸收峰的物理机制。通过布里奇曼法生长出ZnGeP₂单晶,并测试生长得到的ZnGeP₂晶体的变温拉曼光谱和变压拉曼光谱,基于第一性原理方法计算了ZnGeP₂布里渊区中心的振动频率,并计算了不同压力下晶体的晶格常数和拉曼位移峰的位置。实验结果与理论计算结果表明:温度升高使得其振动模发生红移,且振动模强度减弱,半峰全宽变大,而压力增大则会引起ZnGeP₂晶体振动模发生蓝移,振动模强度减弱,半峰全宽变大。     

减少ZnGeP2晶体1~2.5 μm光学吸收的研究

ZnGeP₂晶体在1~2.5 μm有几个吸收峰,此波段的吸收峰主要是由于点缺陷V_P、Ge_Zn和V_Zn引起的,这些光学吸收严重影响ZnGeP₂晶体在光参量振荡器中的应用性能。针对ZnGeP₂在此波段的光学吸收,基于电子-原子核散射理论,通过理论计算模拟电子辐照来寻找合适的辐照条件,对布里奇曼法生长出的ZnGeP₂单晶分别进行退火热处理和电子辐照处理,并采用红外光谱仪和综合物理性能测量系统测试不同条件下ZnGeP₂晶体的红外吸收光谱、霍尔系数和载流子浓度。结果表明退火热处理能有效减少ZnGeP₂晶体在1.2 μm和1.4 μm附近的光学吸收,而电子辐照处理有利于减少ZnGeP₂晶体在2.0 μm附近的光学吸收,实验结果与计算结果一致。     

离子配对动力学不一定遵循Eigen-Tamm机理

Eigen-Tamm模型认为水溶液中的离子对从单水分子桥链离子对到紧密离子对是离子对溶剂化平衡的动力学控制性步骤,两态之间自由能垒最高,相互转化速率最慢. 设计了两类带有单位电荷的离子对模型(2.0:x和x:2.0,固定离子对中的阳离子或阴离子的半径为2 ?,另一个为不同半径的阴阳离子),通过计算离子对不同距离的平均力势来获取自由能曲线,发现2.0:x系列离子对由于溶剂水的作用,从单水分子桥链离子对到紧密离子对转化的自由能垒有明显减低,并不是离子成对动力学平衡中的最慢步骤,与Eigen-Tamm 模型描述存在偏差.     

Modeling the temperature-dependent peptide vibrational spectra based on implicit-solvent model and enhance sampling technique

We herein review our studies on simulating the thermal unfolding Fourier transform infrared and two-dimensional infrared spectra of peptides. The peptide–water configuration ensembles, required forspectrum modeling, aregenerated at a series of temperatures using the GBOBCimplicit solvent model and the integrated tempering sampling technique.The fluctuating vibrational Hamiltonians of the amide I vibrational band are constructed using the Frenkel exciton model.The signals are calculated using nonlinear exciton propagation. The simulated spectral features such as the intensity and ellipticity are consistent with the experimental observations. Comparing the signals for two beta-hairpin polypeptides with similar structures suggests that this technique is sensitive to peptide folding landscapes.