甲苯胺蓝的变温红外光谱研究

甲苯胺蓝(Toluidine blue,TB)是一种重要的生物染色剂和光敏剂。采用红外光谱研究了TB在25—250℃区间内的分子热稳定性。在25—160℃区间内TB的红外吸收光谱没有明显变化,表明其分子结构在此温度区间保持稳定。在160—248℃区间内,随着温度的升高TB在3687、3429、1832cm~(-1)和1756cm~(-1)处的吸收峰逐渐下降,特别是当温度升高到248℃时,这4个吸收峰迅速减小,这可能是由N—H、C=N和C=S键断裂所致。研究结果表明TB具有较宽的使用温度区间,在160℃以下具有较好的热稳定性,为TB的实际应用提供重要的参考依据。     

N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的红外光谱

合成了聚N-异丙基丙烯酰胺(poly(N-isopropylacrylamide,PNIPAM),并利用傅立叶变换红外光谱方法,对N-异丙基丙烯酰胺及其聚态在溶液相的构象进行了表征。发现在异丙醇中N-异丙基丙烯酰胺单体结构并不存在,而是以二聚体的形式存在。而所形成的PNIPAM聚集体,其酰胺基团的典型光谱峰-酰胺-Ⅰ带的红外光谱具有无规则卷曲的特征。这些工作,在理解特异化学基团在PNIPAM中引入后的结构,在原位表征PNIPAM水凝胶体系的动态功能结构等方面打下了基础。     

pH刺激响应水凝胶微观结构动力学的超快红外光谱研究

本文合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯/丙烯酸共聚水凝胶,并在不同pH条件下表征其宏观溶胀行为. 以硫氰酸根阴离子作为局部红外探针,结合傅里叶变换红外光谱和超快红外光谱学研究了pH刺激响应水凝胶的微观结构动力学. 超快红外光谱数据表明,当水凝胶体系的pH从2.0变为12.0时,硫氰酸根探针的振动弛豫时间常数从(14±1) ps增加到(20±1) ps. 转动各向异性测量结果进一步表明,硫氰酸根探针的转动受到水凝胶中形成的三维网络结构的限制. 尤其是在pH为7.0时,SCN探针的旋转不会衰减到零.     

氢键诱导液晶的DSC和变温红外光谱研究

制备了两个分别基于4,4’-联吡啶(BPy)和丙基反式环己基苯甲酸(PCBA)以及BPy和丙基反式双环己基甲酸(PCCA)的氢键液晶复合物(PCBA-BPy和PCCA-BPy),结合使用偏光显微镜(POM),用差示扫描量热(DSC)和变温傅里叶变换红外光谱对它们的中间相性能和分子间氢键的热稳定性进行了表征。结果表明,这两个氢键复合物都具有由于分子间氢键作用而导致的近晶相,但它们中存在的氢键作用却不相同,在PCBA-BPy中,温度变化时,发生氢键结合的羰基的吸收峰的位置仅在发生晶型转变时有突变,而在PCCA-BPy中,温度变化时,其羰基的吸收峰的位置则基本不发生突变。另外,当温度高于它们的清亮点时,这两个氢键液晶复合物的分子间氢键都发生部分分解。     

变温红外光谱研究表面双稳态液晶分子的相变过程

运用变温红外和样本-样本相关光谱对40～150 ℃温度区间内的表面双稳态液晶分子MHOCPOOB的相变过程中的分子构象、排布及相互作用的变化进行研究。结果表明：室温时,分子烷基链中同时存在Zigzag和Gauche两种构象。随温度升高,其中有序的Zigzag构象转化为无序的Gauche 构象,链的扭曲程度增加。刚性核部分,羰基与相邻的苯环形成共轭体系,苯环之间相互倾斜排列,在相变过程中羰基与苯环的共平面作用逐渐被打破,且在相变点苯环间的二面角明显增大。由于表面稳定化的作用,使得在液晶盒表面上的一层膜,其结构并不随温度、相结构的变化而变化,因而在液晶盒的光谱中观察到的相变点较少。通过二维光谱作者发现,在122 ℃时分子出现细微结构调整。     

柞蚕丝分层结构的红外光谱研究

本文用6mol/L HCl逐级水解柞蚕丝,用红外光谱检测其水解产物,首次发现作蚕丝按其氨基酸组成,至少含有四层不同的结构。这与传统的把柞蚕丝分为丝胶和丝素两层不同,而是具有多层分层结构。     

ZnO的变温拉曼光谱研究

ZnO陶瓷材料是用高温固相反应工艺制备。XRD 表明材料为单一的六方纤锌矿结构。我们在温度103 K~583 K间, 对陶瓷ZnO进行了系统的拉曼光散射的研究, ZnO有A1, B1, E1和E2等晶格振动模, 我们系统地分析与讨论了其中的E2模和A1模的温度变化规律。散射峰的拉曼位移和半高全峰宽随温度的变化而改变, 这种改变是由于晶格热膨胀和格点的非简谐振动的温度效应,在此物理模型基础上, 进行了实验结果的完整的理论数值分析与讨论。     

研磨影响粘土结构的红外光谱研究

将高岭石和蒙石两种粘土矿物分别用干法和湿法连续研磨,通过不同研磨时间的各粉城叶变换红外光谱（ＦＴ－ＩＲ）的实测和比较,发现干法研１２ｈ高岭石和蒙脱古老珠结构均开发改变,经４２ｈ高岭石的层状结构完全破坏,而经２４ｈ蒙脱石的层状结构即被破坏,但在湿法条件下研磨５４ｈ,它们的结构均无明显变化。由此可见,湿法研磨比干法好,文中还初步探讨了研磨影响粘土结构的原因。     

蛋类蛋白质的二级结构红外光谱研究

选取鸡、鸭、鹅、鹌鹑四种蛋类,对每种蛋的蛋清、蛋黄中的蛋白质分别在常态下及用重铬酸铵变性后进行红外表征。通过对比分析发现各谱图间存在微小差别。运用Omnic软件对得到的谱图进行处理,得到二阶导数光谱图。选择1 700~1 600和1 330~1 220cm-1两个波段的特征峰透过率作为数据分析基础,分析蛋类蛋白质的二级结构。结果表明红外光谱分析技术在蛋类蛋白质分析上有一定应用价值。     

变温过程中二甲基亚砜与水之间氢键行为的拉曼光谱研究

测量了在降温过程中体积比为1∶1的二甲基亚砜(DMSO)水溶液的拉曼光谱,并对DMSO水溶液的拉曼光谱进行了归属。对实验数据进行分析发现: 在降温过程中DMSO分子与水分子的分子间氢键、DMSO分子与DMSO分子和水分子与水分子间氢键的作用行为引起了DMSO的SO双键和水分子的O—H键的拉曼谱带的变化。进一步分析表明：在27～-30 ℃降温过程DMSO与水之间氢键加强,-30～-60 ℃降温过程水与水之间氢键代替DMSO与水之间的氢键。这为丰富水溶液的氢键理论提供了实验依据。     

面粉中蛋白质二级结构的红外光谱研究

测定了不同温度下面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的一维红外光谱,二阶导数红外光谱和去卷积红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉蛋白质中的α-螺旋结构的、β-转角结构、无规卷曲结构和β-折叠结构红外吸收强度均有所增加。进一步研究了面粉蛋白质酰胺Ⅲ带的二维红外光谱。研究发现:随着测定温度的升高,面粉中蛋白质酰胺Ⅲ带的红外吸收强度变化快慢趋势是:1312cm-1(α-螺旋结构)1285cm-1(β-转角结构)1260cm-1(无规卷曲结构)1229cm-1(β-折叠结构)。     

中红外金属微纳结构透射光谱的研究

中波红外器件从单色、双色,向多光谱方向发展,金属微纳结构是实现中波红外光谱功能的核心器件,为研究中红外透射光谱特性并实现透射光谱的调制,基于表面等离激元共振(SPs)理论,结合有限时域差分法(FDTD)对薄膜型金属微纳孔阵列的透射光谱进行了模拟研究.深入分析了入射光源在中红外3.0～5.0μm波段内,孔洞的形状和大小、...     

基于多参数模型的非分散红外光谱气体检测稳定性方法研究

针对非分散红外光谱传感器零点和温度漂移问题,建立了一种基于零气光强、参考光强、标准温度、环境温度、温度漂移系数等多参数模型,对红外传感器长期连续运行中存在的零点和温度漂移进行自动校正和补偿。测试结果和长时间应用表明,仪器在各种变换的环境条件下检测精度均小于5%F.S。CO₂的平均检测精度从未综合处理前的9.26%提高到了处理后的1.23%,CH₄的平均检测精度从未综合处理前的10.61%提高到了处理后的0.70%,克服了很多气体检测仪存在的稳定性差,标定周期短等不足,有效提高了仪器的检测精度、稳定性,降低了维护成本。     

水滑石对农膜性能影响的红外光谱研究

使用红外光谱仪分别研究了进口水滑石、国产水滑石以及滑石粉对农膜光学性能、透光率、红外阻透率和保温性能的影响。结果表明国产水滑石粒径大于进口水滑石,制品雾度值上升1.5%左右。与常用的滑石粉相比,水滑石所制农膜的红外阻隔效果更好。从红外光谱图看出,国产或进口水滑石在1 100～1 200 cm-1波数范围内没有红外吸收, 吸收峰值在1 360 cm-1波数处, 与吸收能量最强的9～11 μm波长处有一定偏移,因此添加到农膜中作保温剂还有待于进一步研究。     

重离子辐照SiO_2/Si结构变温光致发光谱研究

本文研究了重离子辐照前后SiO_2/Si结构光学性质的变化。实验选择初始能量为414 MeV,不同辐照总剂量的Sn离子,在室温下辐照氧化层厚度为36nm和90nm的SiO_2/Si结构。并在不同测试温度下获得了辐照前后SiO_2/Si结构的光致发光谱(PL)谱。在相同的测试温度下,随着辐照总剂量的改变,峰位发生了移动,峰的强度也发生了改变;在相同的辐照总剂量下,随着测试温度的改变,峰位发生移动。由于受束缚激子发光的影响,在测试温度为80K时出现了一个新的光致发光峰。     

基于密度泛函理论下多肽光谱性质研究

多肽类物质在生物医药等领域是一种重要的生物大分子,而紫外-可见吸收光谱和荧光光谱是研究生物分子精细结构的重要手段.采用密度泛函理论(DFT/RI)计算了生长激素释放肽(GHRP-6)和催产素(Oxytocin)两种多肽的结构模型和分子前线轨道;在含时密度泛函理论(TDDFT)的基础上,引入了TDA等近似,建立了多肽类物...     

二维材料的变温拉曼光谱研究

拉曼散射是光与物质相互作用过程中发生的一种非弹性光散射现象.由于拉曼散射光通常带有散射物质结构的特征信息,拉曼光谱一直广泛应用于表征材料结构的研究.近年来,拉曼光谱已成为表征低维纳米材料不可或缺的实验内容,因此也对拉曼光谱技术本身的发展提出新的要求.面向表征层状纳米材料的前沿研究,北京大学基础物理实验教学中心在拉曼光谱检测仪器和技术方面进行了一系列的探索.本文主要介绍北京大学近两年在变温拉曼光谱仪研制及二维材料结构表征应用的一些阶段性工作成果.     

使用圆二色性光谱和红外光谱研究冬小麦麸皮抗冻蛋白的二级结构

使用圆二色性光谱和红外光谱技术对冬小麦麸皮抗冻蛋白的二级结构进行了研究。由于冬小麦麸皮抗冻蛋白在酰胺Ⅰ带和Ⅲ带位置中,各个特征峰相互叠加,因此采用Gausse峰型对圆头峰进行拟合、解析,判断其α-helix,β-sheet,β-turn和Random coil的相对含量;同时对圆二色性光谱获得的结构信息,采用按照Chen-Yang原理和最小二乘法编写的程序计算了冬小麦麸皮抗冻蛋白的二级结构。最后,讨论了两种检测方法结果差异的原因,为冬小麦麸皮抗冻蛋白抗冻机理的研究奠定基础。