空气/水界面水分子的取向和运动

对四种不同的实验构型下空气／水界面自由O-H键在3700cm~(-1)的和频振动光谱的分析表明,水分子在空气／水界面的取向运动只可能是在平衡位置附近有限角度之内的受限转动。界面水分子的自由O-H键取向距界面法线约33°,而取向分布或运动的宽度不超过15°。这一图像显著地不同于Wei等人(Phys. Rev. Lett.86,4799(2001))只通过单一的SFG实验构型所得出结论,即：空气／水界面的水分子在超快的振动弛豫时间内在很大的角度范围内运动。     

Quantitative Surface Chirality Detection with Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy: Twin Polarization Angle Approach

介绍了一种新的表面和频振动光谱方法: 定量手性检测中的双偏振角方法. 一般来讲表面光谱信号中非手性项贡献最强,而纯界面手性信号要比非手性信号弱两到三个数量级. 因此在和频振动光定量测量和分析界面手性的贡献问题上存在困难. 在和频振动光谱的双偏振角方法中,通过固定入射红外光偏振方向,并同时改变入射可见光和初涉和频信号光的偏振角进行测量. 这样所得到的偏振依赖的和频振动光谱信号能够直接给出界面手性贡献的特征,并 且能够用于准确测量界面的手性和非手性贡献. 对双偏振角方法进行了描述,并且通过S和R手性的柠檬烯空     

γ-二氧化锰/K3[Fe(CN)6]溶液界面的电子转移反转区

Marcus电子转移理论的主要成果之一是预言了电子转移反应反转区的存在.从实验上 验证Marcus反转区仍是一个热点问题.通过对γ-MnO2/K3[Fe(CN)6]溶液界面平带电位、极 化曲线的测量,计算了在极化条件下,γ-MnO2导带的电子直接转移到溶液中氧化态物种[F e(CN)6]3-空电子能级上的速率常数ket,logket对外加电位作图,观察到了Marcus反转区. 从理论上也论证了在半导体/溶液界面上的直接电子转移反转区的存在.     

非线性光学研究水及电解质水溶液界面——空气/电解质水溶液界面特定阴阳离子效应

水及电解质溶液界面在物理、化学、环境及生物等各种过程中扮演着至关重要的角色。百年来科学家用各种实验及理论方法研究水及电解质溶液界面,试图理解其界面的结构及动力学。最近的实验和理论研究表明离子能够影响电解质水溶液界面结构,可极化性大的阴离子甚至会在界面富集。本文综述了我们研究组近年来利用二阶非线性光学方法--非共振的二次谐波与和频振动光谱研究水及电解质溶液界面的进展。首先我们研究了空气/纯水界面非共振二次谐波信号的来源,研究结果证明了空气/纯水界面非共振二次谐波信号完全可以归结为电偶极贡献,为此方法在电解质溶液界面的研究奠定了基础。同时,用偏振及对称性分析对空气/纯水界面和频振动光谱峰进行了归属,提供了纯水/空气界面结构新的物理图像。在此基础上,我们对几种电解质水溶液界面进行了深入研究,结果证明不仅可极化性大的离子会在水界面富集,并使界面层增厚,可极化性小的阴离子对界面层厚度也有影响,甚至阳离子也会在一定程度上影响界面水分子结构。     

NaOH溶液表面PARC18自组装手性的变化

具有共轭结构的非手性分子在界面通过自组装能够形成手性超分子,这种自发对称性破缺的过程为解释生命起源提供了线索,相关研究具有重要的科学意义。目前,尽管文献中对于界面手性自组装的机理有了详细的探讨,但对于手性结构的动力学过程缺乏深入的研究。为了阐明界面自组装手性是否会随时间变化,利用二次谐波-线二色谱方法(SHG-LD)研究了偶氮苯衍生物PARC18在气/液界面的超分子自组装手性。结果表明,PARC18在纯水表面形成了手性状态稳定的宏观结构,而在亚相为NaOH溶液时,界面形成的手性结构状态随时间变化。此外,在纯水表面,谐波信号主要源于电偶极矩的贡献,而在NaOH溶液表面,磁偶极距对谐波信号,尤其是手性信号的贡献占主导。推测这是由于在碱性条件下,界面的PARC18分子发生构型异构化,分子中的两个发色团相互耦合,导致手性结构发生变化,同时增强了磁偶极的贡献。     

铁微电极在新疆荒漠碱土壤溶液中的电化学阴极保护研究

本文利用电化学交流阻抗测试技术对两种荒漠碱土壤溶液中铁微盘电极的电化学阴极保护进行了研究，找出了其最佳阴极保护电位，给出了相应的等效电路。     

MATLAB语言在化学中的应用(Ⅰ)

通过三个具体实例介绍了ＭＡＴＬＡＢ语言在化学中的应用,说明在数值计算方面ＭＡＴＬＡＢ语言有着比目前流行的高级语言ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、Ｃ无法比拟的强大功能,同时也介绍了ＭＡＴＬＡＢ语言的其他功能,化学工作者只要掌握了ＭＡＴＬＡＢ语言即使不懂其它的高级程序设计语言,完全可以设计出功能强大,界面优美,稳定可靠的高质量的程序。     

二次谐波光谱和布鲁斯特角显微镜研究二棕榈酰磷脂酰胆碱和维生素B2的相互作用

二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）分子在气液界面上形成的Langmuir膜是一种重要的生物膜模拟体系,其手性结构及其与外来物质的相互作用一直是相关学科研究的前沿问题。维生素B₂（VB₂）是人体中一种重要的营养物质,它在代谢障碍引起的脂质沉积性类疾病中有大量的实例应用,经常在一些特殊的临床症状中有出乎意料的治疗奇效。目前,VB₂如何参与到膜上生物事件的过程和细胞乃至生命的作用过程中的研究报道较少,特别是VB₂分子与磷脂分子靶标的立体相互作用,其可能发生的手性分子识别现象会在许多生物事件中起着关键作用。综合二次谐波-线二色光谱（SHG-LD）、Langmuir膜天平和布鲁斯特角显微镜(BAM)技术初步研究了VB₂和DPPC分子在气液界面上的相互作用,分别从气液界面上介观水平和宏观水平上互补表征脂质分子在气液界面上的分子骨架自组装的结构。压缩等温线发现纯水界面L-DPPC和D-DPPC液态扩展相/液态凝聚相(LE/LC)共存阶段的膜压几乎不变,race-DPPC的共存相膜压区域稍微缩短,VB₂水溶液界面上race-DPPC的LE/LC共存相消失。此外,弹性模量研究表明VB₂分子可以提高L-DPPC单分子层膜的弹性模量,但降低D-DPPC和race-DPPC单层膜的弹性模量。结合SHG-LD研究发现,在膜压13 mN·m-1下,L-DPPC在纯水和VB₂水溶液界面上表面手性过量值（DCE）保持不变。与纯水界面相比较,D-DPPC在VB₂水溶液上DCE值出现反转,而race-DPPC的DCE值则不随亚相改变而变化。相同膜压下,BAM观察到单一手性相互作用使得L-DPPC和D-DPPC在纯水界面上各自组装成不同枝臂弯曲方向的手性三叶草微畴(microdomain)。VB₂诱导D-DPPC微畴,使其直径增大1～2倍。同时,VB₂也诱导了race-DPPC单层膜上近似圆形状的微畴伸展,并长出了三条有曲率的枝臂。对此可以解释为VB₂降低了非单一手性相互作用的能量,使得race-DPPC出现手性相分离。与此同时,VB₂也诱导了race-DPPC单层膜微畴的手性结构发生变化。该研究有助于理解VB₂调节磷脂膜横向组织结构的分子机理,在细胞膜界面发生的过程中,脂层单层的二维特性和生物分子之间的相互作用可能决定了生物分子的亲和力。     

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。     

和频振动光谱研究多晶金电极/溶液界面乙腈分子取向的flip-flop行为

用和频振动光谱研究乙腈/金电极界面,观测到乙腈的甲基振动峰强度随施加的电极电势而变化.当电极电势越过零电荷电势（pzc）时,甲基振动峰符号发生反转,这意味着基团取向发生反转（flip-flop）.由此推断出乙腈分子在金电极界面的吸附构型.即在零电荷电势下,电极界面吸附的乙腈分子构型为甲基靠近电极表面而腈基远离电极表面;而高于零电荷电势则电极界面吸附的乙腈分子构型发生反转,变为腈基靠近电极表面而甲基远离电极表面的构型.