双光子感生荧光法快速测量大气汞浓度的研究

用双光子感生荣光法对大气中汞浓度的快速测量进行了实验研究。用波长约为280.3 nm的激光将汞原子从基态激发到6~1D_2态,测量从该激发态退激所发出的579.1nm的荧光。当测量时间仅为2 s时,获得的检测限为2.2×10~9个原子/cm~3。通过进一步改进,可获得更低的检测限10~5～10~6个原子/cm~3。     

螺旋藻变藻蓝蛋白发色团间相互作用机理研究

本文发现从螺旋藻(Spirulina platensis)中分离出的变藻蓝蛋白三聚体(αβ)_3在解聚为单体(αβ)时,伴随着明显的光谱学特性的变化。我们利用稳态和皮秒(10~(12)S)瞬态光谱学的方法研究了导致变藻蓝蛋白单体(αβ)和三聚体(αβ)_3光谱学差别的发色团之间的相互作用。计算了变藻蓝蛋白中发色团的吸收和发射跃迁偶极矩之间的夹角。尝试性地建立了用以解释变藻蓝蛋白内发色团之间的相互作用的激子相互作用和弱偶极相互作用的机理模型。     

三氟乙酸对无金属卟啉-苝酰亚胺分子阵列激发态衰变过程的影响

用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了CF₃COOH浓度变化对CHCl₃溶液中N-[p-5′-(m^-10′,15′,20′-三苯基卟啉)基]-N′-正十二烷基-3,4:9,10-四羧基二酰亚胺分子阵列(TrPP-MDPTCDI)的光致激发态衰变机理的影响,发现无论激发无金属卟啉还是酰亚胺基元,分子阵列均表现出质子化无金属卟啉生色团的特征荧光发射.对电子结构的分析说明质子化使[H₂²⁺TrPP^*-MDPTCDI]成为各种激发态中相对稳定的物种,因此,未质子化前占主导的从卟啉到酰亚胺基元的光致电子转移衰变途径在质子化后受到有效抑制,激发卟啉生色团(λ=439nm)直接得到[H₂²⁺TrPP-MDPTCDI^*],并以辐射衰变方式回到基态;激发酰亚胺生色团(λ=491nm)得到的[H₂²⁺TrPP^*-MDPTCDI]通过电荷分离态迅速弛豫到[H₂²⁺TrPP^*-MDPTCDI],并辐射荧光,同时伴随少量的从酰亚胺到质子化无金属卟啉生色团的能量转移.     

高气压氮气介质阻挡放电激发态氮的实验研究

本文通过等离子体发射光谱研究了高气压介质阻挡放电中压力对于激发态氮的影响。其中压力变化范围是0.1MPa到0.5MPa,不同能级的N_2(C~3Π_u)是典型的活性物质。实验结果显示,随着实验气压增加,等离子体主体活性物质数密度从7×10~(15)cm~(-3)降至1×10~(15)cm~(-3)。电子温度随着气压的增加从5eV降至3eV。电子数密度和气压的关系较为复杂,会受到中性分子和电子温度的影响。氮分子激发过程速率常数则随着压力增加近似线性减少,从6×10~(-16)m~3/s降至3×10~(-16)m~3/s。实验结果显示,介质阻挡放电气压增加会显著减少活性物质数量、电子温度,同时近似线性减少氮分子激发过程速率常数。     

高气压氮气介质阻挡放电激发态氮的实验研究（英文）

本文通过等离子体发射光谱研究了高气压介质阻挡放电中压力对于激发态氮的影响。其中压力变化范围是0.1MPa到0.5MPa,不同能级的N_2(C~3Π_u)是典型的活性物质。实验结果显示,随着实验气压增加,等离子体主体活性物质数密度从7×10~(15)cm~(-3)降至1×10~(15)cm~(-3)。电子温度随着气压的增加从5eV降至3eV。电子数密度和气压的关系较为复杂,会受到中性分子和电子温度的影响。氮分子激发过程速率常数则随着压力增加近似线性减少,从6×10~(-16)m~3/s降至3×10~(-16)m~3/s。实验结果显示,介质阻挡放电气压增加会显著减少活性物质数量、电子温度,同时近似线性减少氮分子激发过程速率常数。     

三氟乙酸对无金属卟啉-茈酰亚胺分子阵列激发态衰变过程的影响

用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱研究了CF3COOH浓度变化对CHCl3溶液中N-[P-5′-(m-10′，15′，20′-三苯基卟啉)基]-N′-正十二烷基-3，4:9，10-四羧基茈二酰亚胺分子阵列(TrPP-MDPTCDI)的光致激发态衰变机理的影响，发现无论激发无金属卟啉还是苝酰亚胺基元，分子阵列均表现出质子化无金属卟啉生色团的特征荧光发射.对电子结构的分析说明质子化使[H2^2 TrPP^ -MDPTCDI]成为各种激发态中相对稳定的物种，因此，未质子化前占主导的从卟啉到茈酰亚胺基元的光致电子转移衰变途径在质子化后受到有效抑制，激发卟啉生色团(λ=439nm)直接得到[H2^2 TrPP^ -MDPTCDI]，并以辐射衰变方式回到基态；激发苝酰亚胺生色团(λ=491nm)得到的[H2^2 TrPP-MDPTCDI^ ]通过电荷分离态迅速弛豫到[H2^2 TrPP^ -MDPTCDI]，并辐射荧光，同时伴随少量的从茈酰亚胺到质子化无金属卟啉生色团的能量转移.     

天然气中氦同位素的质谱分析

本文着重介绍使用自制的装置净化天然气,净化后氦氖的组分占99%。以空气氦为标准样,采用同位素峰高比测定天然气中~2He/~4He值。当VG5400质谱计内的氦量大于4×10~(-7)cm~3·STP·He时,其灵敏度稳定,约10~(-4)A/cm~3·STP·He,17天内的~3He/~4He值精确度为1.32%。此外,简要讨论了同位素质谱峰高比测定法的条件和~(20)Ne/~4He值对~3He/~4He测量结果的影响。     

利用强度调制光电流/光电压谱研究碳点/KOH电解液界面的动力学行为

通过强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术研究在光电分解水制氢体系中碳点光阳极与KOH电解液界面的动力学行为。结果表明,光强在30–90 m W·cm~(-2)范围内,界面的电子传输时间(τ_d)、电子寿命(τ_n)、电子扩散系数(D_n)、电子扩散长度(L_n)均没有变化;当光强增加到110和130 m W·cm~(-2)时,τ_d和τ_n延长,而D_n减小。实验表明,不同于Ti O_2/电解液等界面,碳点光电极/电解液界面中碳点电极存在的缺陷少,因此电子主要以无陷阱限制扩散方式传输为主。且在30–130 m W·cm~(-2)的光强范围内,与τ_d和τ_n相关的载流子收集效率(η_(cc))相近。     

磷化镝与磷化镱的光学性质和电学性质

用X射线衍射法确定了DyP和YbP的晶体结构,研究了它们的吸收光谱。得出其禁带宽度分别为1.15eV和1.30eV,电阻率为～10~(-2)Ω-cm,载流子浓度约10~(18)～10~(19)cm~(-3),霍尔迁移率8.5—80cm~2/V·s。它们与P型Si有明显的整流效应,表明形成了DyP/Si和YbP/Si异质结。文中提出了它们的可能能带图,解释了它们的光学性质和电学性质。     

双酞菁镥电学性能的研究

测量了(Pc_2Lu)H的电阻温度特性曲线、伏安特性曲线和交流电导。室温时电阻率(ρ)为1.2×10~5Ωcm,激活能△E为0.21eV,不受气氛的影响。伏安特性曲线上转折点电场强度约为7×10~2V/cm。当频率达10~7Hz时,ρ才到达平衡,从这里估算出,迁移率约在0.1cm~2/V.sec左右。由于(Pc_zLu)H的夹心结构和分子间的氢键,非常有利于载流子的输运。其导电机理为非本征定域化的跳跃电导。     

有机分子三重激发态的调控与应用

对近期有机分子三重激发态调控的研究进展进行了总结评述。控制分子的三重激发态性质,可以制备多种具有新颖性质的分子,如用于可激活光动力治疗(PDT)的光敏剂、磷光分子探针与生物标识试剂,以及可控的三重态湮灭上转换等。但目前对三重态控制方面的研究相对较少,其中的规律也很不明确。近期有文献陆续报道了使用超分子方法和共价修饰法进行的三重态调控,利用的光物理过程有单重态能量转移、三重态能量转移、电子转移等等。现有研究结果表明,三重态的调控规律与单重态的调控规律有所不同,例如:发色团的单重激发态(荧光)往往可以被光诱导电子转移(PET)所猝灭,但是在多个例子中已发现,相同发色团的三重态并不能被PET所猝灭。本文总结的研究结果及所作的分析,将对该领域的分子结构设计及后续研究起到一定的促进作用。     

手性联萘桥联双卟啉的电子光谱与二阶非线性光学性质

在6-31G(d,p)水平上用B3LYP方法对手性联萘桥联双卟啉系列分子进行几何构型优化. 用半经验ZINDO/S方法计算了这些分子的电子光谱, 结果表明手性联萘桥联双卟啉中两个卟啉生色团之间存在强的激子耦合作用, B带的Davydov分裂大小与两个卟啉环的相对取向以及卟啉环中心之间距离有关. 用ZINDO/SOS方法计算了分子的一阶超极化率. 卟啉环上引入推/拉电子基团可以有效地提高手性联萘桥联双卟啉的二阶非线性光学系数. 一阶超极化率的大小与双卟啉中推/拉电子基团的空间排列方式有关. 一阶超极化率的提高不仅与分子激发态与基态偶极矩差增大有关, 还和基态偶极矩与激子耦合激发态跃迁矩矢量的相对取向密切相关.     

化学修饰电极的研究在电化学聚合的钴原卟啉薄膜电极上氧还原反应的电催化和动力学

用循环伏安法(CV),旋转圆盘和环盘电极(RDE和RRDE)研究了电化学聚合的钴原卟啉二甲酯薄膜玻碳电极〔聚(CoPP)/GC〕对氧还原反应的电催化和动力学。在不同pH缓冲溶液中,在聚(CoPP)/GC电极上氧的还原反应主要为二电子还原为H_2O_2的过程。实验表明,当聚(CoPP)薄膜在玻碳(GC)表面的覆盖度(Γ)大于6×10~(10)mol/cm~2时,催化反应受聚(CoPP)薄膜内电荷传输过程控制;当Γ值小于6×10~(-10)mol/cm~2时,受聚(CoPP)与氧分子间的催化反应速率控制。随电位负移,i_k,ΚΓ,n和K值均增加;随Γ值或溶液pH增加,i_k,ΚΓ和K值减小,而n值略有增加。     

高灵敏度二维光子晶体水凝胶Cu~(2+)传感器

以聚苯乙烯二维光子晶体阵列为模板,戊二醛为交联剂,制备了聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA 2DPCH),再以巯基乙酸为酯化剂,通过聚乙烯醇(PVA)的巯基化改性,得到巯基化聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA-SH 2DPCH).利用德拜环法,研究了PVA-SH 2DPCH对Cu~(2+)的响应行为.结果表明,PVA-SH 2DPCH对Cu~(2+)具有超灵敏响应,在Cu~(2+)溶液中,凝胶收缩,其德拜环直径(D)随Cu~(2+)浓度的增大而增大,当Cu~(2+)浓度由0增加至10-15 mol/L时,其德拜环直径即可增加0.45 cm,当浓度继续增大到10~(-7) mol/L时,其德拜环直径(ΔD)可增加0.85 cm.当Cu~(2+)浓度在10~(-15)～10~(-7) mol/L范围内时,PVA-SH2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与Cu~(2+)浓度(c)呈线性关系,其线性回归方程为ΔD=1.195+0.0493×logc,(ΔD, cm;c, mol/L),R~2=0.99899.以制备的PVA-SH 2DPCH为Cu~(2+)传感器,利用德拜环法表征溶液中Cu~(2+)的浓度,方法简单快速兼具无标记、可视化检测的特点,为现场实时检测Cu~(2+)提供了可能.     

聚甲基丙烯酸三乙基锡酯的溶度参数和溶液性质研究

本文研究了聚甲基丙烯酸三乙基锡酯(PTETM)在二十五种溶剂中的溶解性能。测定了PTETM试样在不同溶剂中的特性粘数,估算了PTETM的三维溶度参数为:δ=18.8(J/cm~3)~(1/2);δ_d=16.8(J/cm~3)~(1/2);δ_p=6.28(J/cm~3)~(1/2);δ_h=5.73(J/cm~3)~(1/2)。并就聚合物中锡原子上的取代基对其溶解性能的影响进行了讨论。作者还订定了PTETM在四氢呋喃溶液中,25℃时的MHS方程为[η]=2.55×10~(-3)M_w~(0.691);在甲苯溶液中,30℃时的MHS方程为[η]=2.79×10~(-3)M_w~(0.662)。利用Burchard-Stockmayer-Fixman关系,由四氢呋喃体系(25℃)和甲苯体系(30℃)所求得的Flory特征比C_∞=9.4。     

子体铅诱导T30695构象改变N-甲基卟啉二丙酸Ⅸ(NMM)荧光探针检测氡

氡衰变形成稳定的子体铅只需约3.82 d,且衰变产生的~(210)Pb非常稳定,其半衰期为21年。基于氡辐射衰变最终形成稳定的子体铅的特点,探讨了子体铅诱导富鸟嘌呤核苷酸序列形成G-四链体的特性,建立了一种基于子体铅诱导T30695构象改变的荧光传感器。氡的子体铅诱导T30695形成的G-四链体结构能与N-甲基卟啉二丙酸Ⅸ(NMM)荧光染料结合发出较强荧光,在一定范围内,荧光强度与Pb~(2+)的浓度和氡累积辐射剂量浓度成正相关。Pb~(2+)离子浓度在5.13×10~(-9)～1.25×10~(-7)mol/L范围内与体系的ΔI_F值呈现良好的线性关系,回归方程为ΔI_F=77.30+5.05c,r=0.995 0,对铅的检出限为1.54×10~(-9)mol/L,对氡的检出限为1.07×10~4 Bq·h/m~3。     

酸碱控制的卟啉-苝酰亚胺分子阵列荧光开关

研究了氯仿溶液中分子阵列N,N-二[对-5′-(间-10′,15′,20′-三苯基卟啉)基-苯基]-3,4:9,10-四羧基二酰亚胺(TrPP-PTCDI-TrPP)在不同浓度的三氟乙酸作用下荧光光谱的变化,质子化无金属卟啉的光致激发态成为各种激发态中相对稳定的物种,因此无论激发无金属卟啉基元(λ=439nm)还是酰亚胺基元(λ=491nm),分子阵列都表现出质子化无金属卟啉生色团的特征荧光发射,酸的引入使激发态下高效率的电荷转移衰变途径被关闭,辐射衰变途径被打开.在溶液中引入三乙胺去质子化使电荷转移衰变途径被打开而辐射衰变途径被关闭,因此分子阵列构成了一个通过酸碱控制的荧光开关.考虑到酸碱中和反应的方便性及分子阵列对不同波段光激发同时敏感的广谱性,该分子阵列开关具有特殊优势.     

紫菌外周捕光天线LH2中的超快能量弛豫

主要用飞秒抽运-探测技术观察了紫细菌Rb. sphaeroides 601外周捕光天线LH2中细菌叶绿素(BChl)之间的能量传递过程. 在783 nm的激光激发B800情况下, 在B800到B850的能量传递之前, 存在一个约0.35 ps的分子内能量重新分布过程; 通过调节激发波长, 清楚地观察到激发态BChl分子的动力学演变过程. 结果表明基态漂白和激发态吸收存在明显的竞争, 同时在818 nm处出现一个鞍点, 说明在B800的激发态和B850的上激子态存在快速、高效的能量传递; B850分子上激子态的激发能将通过内转换向次最低激发态快速弛豫, 并导致最低激发态布局和分子构象变化.     

臭氧分子在激光场中的多光子激发

采用二次量子化方法和酉变换讨论了O3分子在激光场中的多光子激发.推导出了O3分子的振动Hamiltonian 算子、从基态到各激发态的跃迁几率公式,以及O3分子从激光场中吸收的光子数公式,并分析了计算结果.这包括对O3分子伸缩振动能谱的计算及与实验结果的比较,跃迁几率随外场频率的变化、随时间的变化,以及O3分子在辐射场中的能量吸收情况(取光场强度为5×10-2 W/cm2).建立讨论所有具有C2v对称分子从基态到第四激发态以下各态多光子激发问题的模型.     

以快速预解离态为共振中间态的双色双共振多光子电离光谱

NH_3Ã(~1Ã″_2)是个快速预解离态,寿命约10~(-13)s。本文研究了以这个态为中间共振态的2+1+1双色双共振多光子电离过程。我们首先获得了NH_2和ND_3两分子X→Ã→C′NH_3~+(或ND_3~+)+e跃迁的多光子电离光增, 求出了ND_3C′v_2=0, 1两能级的转动常数,然后通过合理的实验设计, 得到了NH_3分子X→Ã跃迁转动线的增益线型。