水葫芦、三七和菠菜光系统Ⅱ颗粒的分离及超快光谱 的研究

分离了三七、水葫芦和菠菜植物光系统Ⅱ富集的颗粒,并且采用吸收光谱和低温荧光光谱及皮秒荧光单光子计数技术进行了研究。结果显示,它们的吸收光谱图具有相似性。采用三指数动力学模型对三种光系统Ⅱ颗粒实验测定的光系统Ⅱ荧光衰减曲线拟合。水葫芦植物PSⅡ颗粒光系统三个组分荧光寿命分别是:157ps,415ps和1661ps;菠菜体系的相应荧光寿命分别是:198ps,677ps和1244ps;三七体系的相应荧光寿命分别是:14ps,272ps和184ps。慢速度荧光衰减由叶绿素堆积造成的,中等速度荧光衰减源于PSⅡ反应中心重新结合电荷组分,快速度荧光衰减归属于PSⅡ反应中心组分。基于20ps模型计算出三七植物PSⅡ颗粒的光系统Ⅱ反应中心转能效率为41%,水葫芦为89%,菠菜为91%,数值结果表明三七植物生长慢的特性可以表现在光合作用原初过程中,大量的被值物吸收的光子产生的激发态能量以荧光发射和非辐射形式消耗了,而没有被有效地利用,进一步验证了我们提出的观点：植物生长速度与它们的荧光性质和荧光寿命有相关性,生长慢的植物对激发态能利用效率则较低。     

重金属银离子作用于光系统Ⅱ的放氧侧

低浓度的重金属Ag+处理引起菠菜PSⅡ颗粒的室温吸收光谱、室温荧光发射光谱和多肽组分的改变。当Ag+浓度低于1 36×10-2mmol/L时,其室温吸收峰和荧光发射峰下降;当Ag+浓度达到1 36×10-1mmol/L时,其室温吸收峰和295nm激发的荧光发射上升。Ag+处理引起PSⅡ颗粒中的33kD外周蛋白脱落。本文结果表明PSⅡ是重金属银离子的作用部位之一,银离子作用于光系统Ⅱ的放氧侧。     

胰蛋白酶对光系统Ⅱ电子传递和能量分配的影响

本文测定了胰蛋白酶对正常的和经Tris洗过的菠菜叶绿体光诱导可变荧光的影响,发现:(1)酶消化对这两种叶绿体的可变荧光产率有明显的抑制作用;加入PS—Ⅱ电子供体SMCB可使抑制作用显著减轻,其荧光的恢复效率在两种叶绿体中接近相等.(2)在有DCMU存在下,酶诱导的上述抑制作用仍很显著,且不受外加受体的影响. 由上述结果得出结论:胰蛋白酶对PS—Ⅱ氧化侧有明显的钝化作用,钝化的部位在水裂解酶系统与SMCB插入的位置之间,而水裂解酶系统本身对酶消化不敏感;光合膜上可能有某种控制激发能转移和分配的蛋白质存在.     

高浓度LaCl3抑制黄瓜(Cucumis sativus Linn)光系统Ⅱ(PS Ⅱ)活性

研究了高浓度LaCl3对黄瓜（Cucumis sativus Linn）光系统Ⅱ（PSⅡ）光诱导荧光动力学参数、低温荧光光谱和放氧活性的影响。结果表明，随着黄瓜体内LaCl3浓度的升高、其荧光量子产率、PSⅡ最大光化学效率、放氧活性和电子传递速率都明显降低。低温荧光分析表明，低浓度LaCl3引起激发能更多的分配给PSⅡ。高浓度LaCl3对黄瓜幼茁的抑制作用表现在对类囊体膜结构的破坏。进而导致PSⅡ光合活性下降，并最终抑制黄瓜生长。     

光合放氧复合物结构及其放氧机理的研究

光合水氧化是地球上最重要的生化过程之一.光合放氧生物包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)两种类型反应中心,光系统Ⅱ反应中心能以水作为电子给体,利用光能氧化水产生质子和氧气.对于水如何被氧化这个难题前人已做了大量的工作,但到目前为止放氧复合物(OEC)的结构及水氧化的机理仍不清楚.本文结合当前研究结果,就光合放氧复合物的结构及光合放氧机理进行了综述,希望能有助于推进这方面的工作.     

菌紫质中视黄醛超快异构化反应的动态光谱分析

利用飞秒时间分辨吸收光谱方法研究了菌紫质(BR)光循环中视黄醛超快异构化反应过程. 发展了结合全局拟合的奇异值分解(SVD)分析方法, 建立了超快异构化反应动力学模型, 解析了几个重要的中间态I460, J625和K590的物种相关差异光谱(SADS)和布居动力学, 确定了光致异构化反应过程. 同时明确了700 nm附近存在的受激荧光来自于弗兰克-康登跃迁态(H中间态)的贡献, 其衰减寿命为0.04 ps. 这些结果对深入认识H态在超快异构化反应过程中的作用具有参考价值.     

飞秒时间分辨的光电子谱对苯S2态的超快动力学研究

结合飞秒时间分辨的质谱技术与时间分辨的光电子影像技术对苯S₂激发态的超快动力学进行了研究.苯分子吸收两个400 nm的光子被激发到S₂态,之后再用一个267 nm的光子对其进行探测.获得的母体离子产率随泵浦探测时间延迟的变化曲线包含了两个不同的时间寿命组分.第一个时间寿命组分(90 ± 1) fs被归纳为S₂态到S₁/S₀态的内转换过程;第二个时间寿命组分(5.0 ± 0.2) ps被归纳为S₁态的衰减过程.实验中观察到的第二个寿命组分小于早前的研究结果,这表明了在S₁态的衰减过程中还可能存在其他的过程.从时间分辨的光电子影像提取得到的光电子能谱中发现了一个新的失活过程,该过程被归结为激发态S₁的振动态与“热”三重态T₃之间的系间交叉过程.     

阴离子表面活性剂存在下光系统Ⅱ中酪氨酸残基的性能研究

通过荧光光谱和富立叶变换红外(FT-IR)光谱研究了阴离子型表面活性剂-十二烷基硫酸钠(SDS)与光系统Ⅱ(PSⅡ)的相互作用.结果表明,PSⅡ表现出酪氨酸荧光的特性.在PSⅡ蛋白质内部,存在着232 nm处的组分与酪氮酸之间以及这两种氨基酸残基与叶绿素a之间的能量传递.SDS的存在会使这些能量传递以及PSⅡ中蛋白的骨架结构和酪氨酸残基的结构发生改变,而变化方式又明显受SDS在溶液中聚集状态的影响.低于其临界胶束浓度(cmc)时,SDS会促进蛋白质中232 nm处的组分与酪氨酸之间的能量传递,并且使酪氨酸残基处于极性更小的环境;而大于cmc时,SDS却产生相反的效应.但不同浓度的SDS均会抑制酪氨酸残基至叶绿素a的能量传递.     

水溶性共轭聚合物PFP/DNA/卟啉复合物光谱性质的研究

开发水溶性的、可双光子激发的且可选择性产生单态氧的系统在光生物与动力治疗等方面具有应用价值. 在本文中, 利用荧光共振能量转移的原理设计了一套光动力治疗系统, 其中带正电的水溶性共轭聚合物PFP作为能量给体, 在单双光子激发下均具有较高的光捕获能力. 带正电的卟啉作为能量受体, 具有极高的单态氧量子产率, 带负电的DNA是连接桥, 使水溶性共轭聚合物PFP与卟啉之间的能量转移得以实现. 通过研究这个体系的吸收、荧光光谱, 荧光寿命, 单态氧量子产率以及双光子吸收截面等性质, 我们发现具有不同DNA序列的系统能量转移效率和单态氧量子产率均不相同, 其中癌细胞中富含的四链DNA具有最高的选择性, 这使得该系统在光动力治疗上具有非常好的应用前景.     

寡聚酰胺PyPyPyβDp与DNA相互作用的荧光动力学

通过稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱对寡聚酰胺分子PyPyPy(Dp(简称PPP)的光物理性质进行了详细研究. 发现PPP的激发态性质受溶剂环境影响较大, 在TKMC缓冲液中, PPP有较弱的荧光, 其荧光寿命为16 ps; 随着溶剂极性逐渐降低, 荧光光谱蓝移, 荧光强度增加, 相应荧光寿命增长. 通过对PPP与DNA双螺旋分子相互作用的荧光动力学研究表明, PPP与DNA相互作用后, 荧光强度增强, 荧光寿命从16 ps增加到32 ps, 证实了存在PPP与双螺旋DNA的结合相互作用.     

Nd^3＋对菠菜光合作用的影响

研究了Nd^3 对菠菜生长及光合作用的影响。结果表明Nd^3 处理能明显增加菠菜生长量，提高叶绿素含量和光合效率。UV—Vis谱表明Nd^3 处理使叶绿素a soret带蓝移2nm，Q带红移lnm，Soret峰强与Q带峰强比增加，FT-IR谱表明叶绿素a卟啉环峰形变宽，显示形成了Nd^3 -叶绿素a。Nd^3 处理使菠菜叶片PSⅡ的荧光发射峰蓝移12nm，且PsⅡ的荧光发射峰强度明显下降，表明Nd^3 结合到了PsⅡ蛋白色素复合物上．提高了电子传递效率。     

寡聚酰胺PyPyPybDp与DNA相互作用的荧光动力学

通过稳态吸收光谱、荧光光谱和时间分辨荧光光谱对寡聚酰胺分子PyPyPybDp(简称PPP)的光物理性质进行了详细研究. 发现PPP的激发态性质受溶剂环境影响较大, 在TKMC缓冲液中, PPP有较弱的荧光, 其荧光寿命为16 ps; 随着溶剂极性逐渐降低, 荧光光谱蓝移, 荧光强度增加, 相应荧光寿命增长. 通过对PPP与DNA双螺旋分子相互作用的荧光动力学研究表明, PPP与DNA相互作用后, 荧光强度增强, 荧光寿命从16 ps增加到32 ps, 证实了存在PPP与双螺旋DNA的结合相互作用.     

二羰基茂铁二聚体[CpFe(CO)2]2的中红外泵浦探测光谱

利用一维稳态红外光谱和5-μm泵浦探测红外光谱手段,结合量子化学计算,以非桥连三价羰基为探针,研究了二羰基茂铁二聚体[CpFe(CO)2]2在二氯甲烷中的结构和振动动力学.结果表明,[CpFe(CO)2]2两个主要结构(顺式cis和反式trans摩尔比为1.7)的振动态寿命和转动动力学都有一定不同.两种结构的两个羰基振动激发态的指数衰减过程都有一个<1ps的快组分和一个~20ps的慢组分.我们认为前者与宽带激发所产生的振动相干态的快速失相过程有关,而后者属于典型的C≡O伸缩振动态寿命.此外,cis结构与溶剂的较强作用使得其转动衰减较慢.结果表明,非桥连羰基的红外吸收频率和振转动力学对分子结构和溶剂环境都非常敏感.     

同步辐射在稀土发光材料研究中的应用

介绍了同步辐射用于稀土发材料研究的基本概况，主要包括以下方面：（1）利用同步辐射极宽的光谱分布研究稀土发光的激发谱（35－300nm)和选择激发下的发射谱。（2）利用同步辐射快脉冲光（ps级）研究选择激发下的发光衰减规律，荧光寿命；（3）利用高强度同步辐射X射线研究材料的晶体结构与成分，特别是微结构。以CeF3闪烁体为例说明发射光谱及其衰减规律对激发光波长的强烈依赖：以BaF2:Gd,Eu对例说明获得高效率稀土发光的新途径一“量子剪裁”，以纳米Y2O3：Eu为例，说明发光的尺寸效应与发光中心微结构的关系。     

四-α(β)-(4-吡啶氧基)酞菁锌的光物理性质研究

测定了新合成的α位取代和β位取代的四-(4-吡啶氧基)酞菁锌配合物的UV-Vis吸收光谱、荧光光谱及激发单重态寿命、纳秒瞬态吸收光谱与激发三重态寿命.在此基础上,与相关配合物进行了比较,探讨了取代基及其取代位置对酞菁锌配合物的吸收光谱、激发单重态寿命及激发三重态寿命的影响.     

蒽醌冠醚铕离子络合物分子内能量转移

研究了蒽醌冠醚及其铕离子络合物的光物理性质 .研究结果表明 ,选择性激发铕离子络合物中的蒽醌冠醚能发生分子内能量转移 ,观察到铕离子的发光 .荧光衰减测试表明由于冠醚的包络作用使得铕离子络合物的荧光寿命较未络合铕离子的寿命有所延长 .向蒽醌冠醚铕离子络合物的甲基四氢呋喃溶液中加入水后 ,其荧光强度明显减弱 ,这说明了蒽醌冠醚对铕离子的络合作用不完全 ,未能有效地阻挡水和溶剂对铕离子的影响 .     

基于咪唑离子液体的锰（Ⅱ）配合物的合成、晶体结构及发光性能

室温下,通过改变卤化咪唑类离子液体的种类,合成了2个结构和光学性能不同的低维锰(Ⅱ)配合物(C_4H_7N_2)[MnCl_3(H_2O)](1)和(C_4H_7N_2)_2[MnBr_4](2)。采用单晶X射线衍射、光致发光光谱、X射线激发发射光谱、衰减曲线、热重分析等手段对配合物进行了详细的表征。X射线单晶衍射结果表明:配合物1属单斜晶系,P2_1/n空间群,中心离子Mn(Ⅱ)为八面体构型;配合物2属三斜晶系,空间群为■,中心离子Mn(Ⅱ)为四面体构型。在370 nm紫外光的激发下,固体配合物1和2分别发射深红色光和绿色光,其荧光寿命分别为200.11和37.23μs,量子产率分别为23.52%和5.54%,并且在X射线激发下,表现出优良的X射线荧光性能。     

一种新的双光系统透明电极电池

植物光合作用在其叶绿体的光合作用膜上进行。它有两个串联着的光系统(PSII和PSI)。PSII在膜的一侧,吸收波长相当于680nm的光子激发电子并产生空穴,空穴将水氧化得氧。电子经过一系列的下坡传送,暗反应合成ATP,到处于膜另一侧的PSI。PSI吸收波长相当于700nm的光子,再次将电子激发,经过第二个系列的下坡传送,暗反应将NADP还原为NADHP。NADHP和ATP最终将CO₂还原为碳水化合物。     

稀土在天然植物铁芒萁体内结合形式的光谱学研究

利用ICP-MS研究了江西赣州沙河稀土矿区天然植物铁芒萁体内稀土元素的分布规律,发现叶片和叶绿素中Ce含量最高,分别占其稀土总量的79.43%和66.71%。铁芒萁叶片光系统（Ⅱ）（PSⅡ）荧光发射峰较普通植物紫移15-25nm,且峰强是PSⅠ的6.79倍,表明PSⅡ活性提高。由于铁芒萁叶绿素中稀土叶绿素含量较低（约占叶绿素总量的0.1%）,测定的UV-Vis和FTIR光谱特征与标样叶绿素a相似,未能反映出稀土的配位信息。而利用EXAFS则表征出在铁芒萁叶绿素中Ce为八配位,Ce-N键长为0.252nm,推测Ce是与两个卟啉环配位的,为一双层结构。     

飞秒泵浦-探测质谱方法研究苯内转换动力学

以飞秒400及266 nm激光脉冲结合泵浦-探测飞行时间质谱方法研究了苯S2态内转换动力学. 400 nm双光子过程将苯分子激发到S2电子态,布居在S2电子态的分子由于能级耦合无辐射弛豫到S1电子态. 通过测定C6H6+讯号强度随泵浦-探测延迟时间的改变,获得苯S2及S1电子态的衰减寿命分别为(48±1)fs及(6.5±0.2)ps, S2态及S1电子态的消激发机理被认为是相应势能面间的锥形交叉引起的内转换.