振转耦合振子实验研究

介绍一个非常有趣的物理演示实验——振转耦合振子实验.弹簧振子实际上是一个具有两个振动模式的振动系统,两振动模式之间存在着耦合,振动能量将从一种模式向另一模式转移.在共振条件下可以实现能量在两模式之间的来回完全转移.     

分子多振动模式的振动退相时间同时测量方法

利用作者自制的超连续谱激发时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes Ranman scat-tering,CARS)谱仪同时测得反映分子组成的各种振动谱以及这些振动模式各自的退相时间.实验对苯甲腈样品分子振动谱中5个典型分子振动模式的振动弛豫过程进行了测量,一次获得了这种分子各振动模式对...     

一种新型声学超材料平板对机械波吸收性能的模拟与实验研究

基于质量-弹簧微结构通过光学振动模式对机械波进行选择性吸收的原理, 本文设计了一个由集中质量与弹性薄膜构成的二维声学超材料等效平板结构. 利用有限元法对等效平板代表性胞元的振动特性模拟结果表明, 二维超材料平板结构表现出与质量-弹簧微结构相同的振动模式. 基于模拟结果, 制作加工了一个正方形超材料平板, 并通过Polytec扫描式激光测振仪(PSV)对其振动特性进行了试验测试, 结果表明, 本文设计制作的超材料平板可以对频率157.5 Hz的机械波进行选择吸收.     

高压拉曼光谱方法研究卟啉J-聚集体

本文利用金刚石对顶砧(DAC)和拉曼光谱技术,测量了四苯基卟啉J聚集体在13GPa内的高压拉曼光谱,根据各个拉曼谱带的频移-压强变化曲线得出在13GPa内Tpp J聚集体无相变发生,并且高波数(1010～1600cm-1)和低波数(230～330cm-1)区的斜率要远大于中等波数(380～1000cm-1)区,这表明对应于高波数和低波数区的化学键比中等波数区更具有易压缩性,并对体积的减小起着重要的作用。根据苯环ψ3C-C面内伸缩振动模式强度逐渐增强的现象提出了分子弹簧垫圈模型。此外,这种分子弹簧垫圈的劲度系数可以通过中位取代基团调控。     

乙炔分子的振动模型

乙炔分子振动不仅有经典力学的教学意义,对其分子振动信息的检测和分析还可直接应用于乙炔的浓度检测、光谱分析等。本文通过引入直线型三原子分子振动模型中的角簧概念,并在该三原子分子振动模型的基础上作进一步延伸,建立了乙炔分子振动的一个模型。并讨论了乙炔分子伸缩和弯曲两种振动模式,由此计算出乙炔分子在伸缩以及弯曲振动模式下分别对应的本征振动频率,并采用多组实验数据进行验证,模型预测结果与文献实验数据吻合较好。     

7 K下Ag(100)表面单个卟啉分子的位置依赖针尖增强拉曼光谱研究

本文在低温条件(∽7 K})下对吸附在Ag(100)表面上的单个空心卟啉分子进行了针尖增强拉曼光谱(TERS)研究. TERS光谱的位置依赖特性表明,单个分子内部不同化学组分的局域振动信息是可以区分的;而且进一步的TERS空间成像也表明不同的拉曼谱峰可以具有不同的空间分布特征,它们与相应的振动模式密切相关,甚至能够在亚纳米层次上识别与卟啉芯N-H键有关的振动模式. 这项研究将为深入理解单分子吸附构型的对称性以及单个分子内部的局域振动信息提供有效的手段.     

对一端固定钢条弯曲振动共振的分析

对一端固定钢条弯曲振动的共振进行了分析,指出它有一系列的振动模式,满足一定条件的策动力若频率接近其某一振动模式的频率时,则可以激发钢条共振．     

多原子分子简正振动频率的量化计算

针对较大分子振动频率的量化计算,提出了一个节省计算成本的方法.含N个原子的分子的振动频率的计算通常需要计算3N维势能超曲面及其二阶导数构成的Hessian矩阵,然后解其特征方程得到全部简正振动模式的振动频率.N越大,计算成本越大.本文提出,针对那些由平衡结构和对称性就能完全确定的振动模式,可以逐个计算其振动频率.当仅考虑一个振动模式时,3N维的Hessian矩阵的计算转化为一维的势能曲线的计算.基于简谐振子近似推导单一振动模式下分子势能曲线的表达式,接着量化计算势能曲线,将势能曲线拟合到表达式中以获得振动频率.相比计算3N维势能超曲面及其二阶导数的Hessian矩阵,仅计算一维势能曲线而节省下来的计算资源可以允许选择更高级别的计算方法和采用更为完备的基组,提高计算的精度.本文首先以计算水分子的B₂振动模式的振动频率为例,说明了这种方法的可行性.接着将这种方法应用到SF₆分子中.多参考组态相互作用(MRCI)方法是计算电子相关能的有效方法,本文采用MRCI/6-311G~*基组分别计算了SF₆的A_1g...     

具有直线结构的三原子分子振动模型

给出了直线结构的三原子分子振动的一个模型,该模型通过角簧实现弯曲振动模式.建立了该模型的振动微分方程组.求解方程组得到了3个本征振动频率和对应的振动模式.就二氧化碳、羰基硫和氰化氢3个三原子分子,使用文献数据验证了所给出的模型.结果表明按该模型的3个振动频率与文献结果吻合良好.     

D-荧光素的结构和振动光谱的理论研究

采用密度泛函的B3LYP和B3PW91方法在6-311++G**基组水平上全优化了D-荧光素分子的平衡构型和振动光谱。采用标度量子力学力场(SQM)方法研究了D-荧光素分子的振动光谱。为了详细分析振动模式的贡献,定义了分子的局域内坐标,用改编的分子振动计算程序组将计算的笛卡尔坐标力常数转换成了局域内坐标力常数。用GF矩阵方法进行了简正坐标分析,获得了振动频率和势能分布(PEDs)。根据PEDs对所有的振动模式进行了指认。结果表明,在红外光谱中,所有振动模式均有红外活性,其中吸收强度最强的峰的振动频率为1 780 cm-1,吸收强度为507 KM·mol-1,根据计算所得的PEDs矩阵,可以清楚的看出该振动吸收峰主要由羧基C₂₁O₂₂双键伸缩振动所贡献,其PEDs为93%。在拉曼光谱中,D-荧光素分子的所有振动模式也表现出了拉曼活性,振动频率在1 200～1 700 cm-1范围的吸收峰具有较强的拉曼活性。其中吸收强度最强的吸收峰的频率为1 573 cm-1,吸收强度为297 KM·mol-1,是五元环CN键的伸缩振动所贡献。结果可为进一步研究荧光素衍生物的结构、发光活性提供一定的理论依据。     

液相硝基甲烷分子振动特性的相干反斯托克斯拉曼散射光谱

构建时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光谱系统,从微观层次研究硝基甲烷的分子相干振动动力学特性.实验中采用超连续白光作为斯托克斯光,通过调整斯托克斯光的时间延迟,得到不同振动模式的CARS光谱.通过对振动弛豫曲线的拟合,获得硝基甲烷分子不同振动模式的振动失相时间.结果表明C–H键伸缩振动比C–N键伸缩振动更容易受热声子的影响.在热加载下,硝基甲烷分子的C–H键有望首先被激发并引起初始化学反应.     

应用于扫描探针显微镜的石英音叉机械模型研究

石英音叉作为力传感器广泛地应用于各种扫描探针显微镜,主要涉及石英音叉的同相振动和反相振动两种振动模式.通过实验方法和有限元仿真方法对石英音叉的两种振动模式进行研究,发现石英音叉的双臂之间以及双臂与音叉的基部之间都存在耦合作用,双臂之间的耦合使音叉的反相共振频率升高,双臂与基部之间的耦合使音叉的同相共振频率降低.针对两种振动模式的动态特性建立了石英音叉的机械模型并进行合理简化.简化模型是一个四弹簧三质点系统,计算了简化模型的参数.通过一个音叉臂等效质量变化与音叉反相共振频率变化之间的定量关系证明了简化机械模 关键词： 扫描探针显微镜 石英音叉 振动模式 机械模型     

FTIR法研究自由电子激光作用下邻氨基苯甲酸类分子的结构变化

自由电子激光（FEL）可以输出中红外激光（波长6-16μm，波数1660-630cm^-1），由于FEL提供的能量与分子的振动能级相当，所以可用于探讨与物质相互作用时的能量转换机理；其次FEL的波长在一定范围内能够连续调节，可以用来研究化学键的变化，即FEL诱导的分子结构变化，基于红外和拉曼光谱是分子结构变化的灵敏探针，我们比较了FEL照射前后苯甲酸及邻氨基苯甲酸的FTIR变化，发现N-H和C=O的伸缩振动峰经FEL照射后发生了位移，表明FEL诱导有机分子引发COOH和NH2之间氢键的重排，初步认为这是由于分子中存在稳态和亚稳态结构，进一步的解释将涉及到多光子传递以及非线性光学。     

7K下Ag(100)表面单个卟啉分子的位置依赖针尖增强拉曼光谱研究（英文）

本文在低温条件(～7K)下对吸附在Ag(100)表面上的单个空心卟啉分子·进行了针尖增强拉曼光谱(TERS)研究.TERS光谱的位置依赖特性表明,单个分子内部不同化学组分的局域振动信息是可以区分的;而且进一步的TERS空间成像也表明不同的拉曼谱峰叫以具有不同的空间分布特征,它们与相应的振动模式密切相关,甚至能够在亚纳米层次上识别与卟啉芯N-H键有关的振动模式.这项研究将为深入理解单分子吸附构型的对称性以及单个分子内部的局域振动信息提供有效的手段.     

冰的氢键振动研究

虽然水分子结构简单,但是关于水冰的基本理论仍有很多问题没有科学答案.对于冰的原子分子振动,人们对其分子内的伸缩和弯曲振动以及分子的空间转动已经研究得很清楚.然而30年前,高亮度的非弹中子散射实验发现,很多冰相的远红外分子平移区中存在两个明显的特征振动峰,对其来源一直没有定论.本文基于第一性原理密度泛函理论的CASTEP代码,系统研究了不同冰相的振动谱和振动模式.在对最简单的氢有序冰Ic模型的研究中,首次发现了两类本征的氢键振动模式.以此为线索,继续模拟其他的冰相,发现无论是氢有序还是氢无序结构都存在这个规律.利用冰晶格局域正四面体理想模型,理论上证明了两类振动模式可分为围绕一个水分子的氢键的四键振动和双键振动.高压下,因为结构变形,存在介于二者之间的耦合振动.此外,还有能量更低的一些光学支振动模式,比如团簇的振动、面间振动.冰VII/VIII, XV/VI等结构,是由两个子晶格嵌套而成的,两个子晶格之间还有非氢键的相对振动.综上,这些分子平移振动可解释所有冰相的远红外振动谱,为冰的分子振动理论补足了最后一块拼图.由于液态水不存在这两类氢键振动,因此其远红外吸收带在两个氢键位置恰好是个波谷.结合太赫兹激光技术的发展,此理论有望在工业除冰、食品解冻、可燃冰开采和生物分子冷冻塑型等领域产生系列原创成果.     

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     

Bi系高温超导体CuO2面外Cu-O键伸缩振动的理论分析

根据分子振动理论,采用简化模型分析了Ｂｉ系高温超导体ＣｕＯ２面外Ｃｕ－Ｏ键伸缩振动的振动模式,计算了振动频率,并将结果与实验分析结果进行了比较。     

对称型三原子分子振动的弹簧质量模型

给出了对称型三原子分子振动的一个模型。以键角变化和两个键长变化为广义坐标建立了微幅振动微分方程,得到了该模型的3个本征振动频率和对应的振动模式。利用文献数据对上述模型进行了检验。结果表明模型预测的分子振动频率与实验数据吻合良好。     

Bi系高温超导体Cu—O键伸缩振动的理论分析

根据分子振动理论,采用简化模型分析了Bi系高温超导体Cu—O键伸缩振动的振动模式,计算了相应于红外活性模的振动频率,并将计算结果与实验分析结果进行了比较 关键词：     

SO2气体激光诱导色散荧光时间断层扫描研究

以纳秒Nd:YAG激光器的四倍频（266 nm）为激发源,利用门选通增强光学多通道光谱分析仪 (OMA),研究了SO2分子第一激发带粒子的荧光辐射与碰撞弛豫相结合的复杂退激发过程。通过对SO2分子第一激发带的激发及碰撞弛豫过程的时间断层扫描分析,可以将激光诱导色散荧光谱中以305.6 nm、337.2 nm为中心的荧光包络和以424.7 nm为中心的规则序列分别归属于B1B1、A1A2低振动能级和a3B1基振动能级到基电子态X1A1不同振动能级的荧光跃迁,由此可以确定大气污染气体SO2的诱导荧光的灵敏检测波长为425 nm;由规则序列的实验数据可以计算出SO2分子基电子态X1A1的对称振动和弯曲振动模式的基振动角频率分别为ω1= 1151.8±0.6 cm-1和ω2= 517.8±0.6 cm-1,两振动模式的非谐性常数分别为 = 8±0.6 cm-1和 = 9.2±0.6 cm-1。