科苑快讯

“硬X射线磁圆二色谱”预研获得成功据《高能所月报》报道 ,2 0 0 4年 3月 1 4日北京同步辐射装置 1W1A束线XAFS实验站成功获得“PtL吸收边的硬X射线磁圆二色谱(XMCD)”。XMCD是开展磁性材料电子和磁结构研究的重要手段。项目的关键是获得X射线圆偏振光。XMCD的成功不仅意味着获得新的实验方法 ,拓展国内同步辐射在磁性材料研究领域的研究 ,更重要的是北京同步辐射装置在利用同步辐射偏振效应上获得进一步深入 ,为今后开展X射线圆二色谱 ,X射线(磁 )线二色谱 ,共振磁散射等新的方法奠定了坚实的基础。蝴蝶知道怎样“涂黑”翅膀如…     

基于磁圆二向色谱的单层MoS_2激子能量和线宽温度依赖特性

以二硫化钼(MoS_2)为代表的过渡金属硫属化物属于二维层状材料,样品可以薄至单层.单层MoS_2是一种直接带隙半导体,在纳米逻辑器件、高速光电探测、纳米激光等领域具有广阔的应用前景.在实际应用中,温度是影响半导体材料能带结构和性质的主要因素之一.因此研究单层二维材料能带的温度依赖特性对理解其物理机理以及开展器件应用具有重要的意义.目前,在广泛采用的测量单层MoS_2反射谱的研究中,激子峰往往叠加在一个很强的光谱背底上,难以准确分辨激子的峰位和线宽.基于自行搭建的显微磁圆二向色谱系统,研究了单层MoS_2在65—300 K温度范围内的反射谱和磁圆二向色谱,结果表明磁圆二向色谱在研究单层材料激子能量和线宽方面具有明显的优势.通过分析变温的磁圆二向色谱,得到了不同温度下的A,B激子的跃迁能量和线宽.通过对激子能量和线宽的温度依赖关系进行拟合,进一步讨论了声子散射对激子线宽的影响.     

同步辐射X射线磁二色性在自旋电子学研究中的应用

文章对同步辐射X射线磁圆二色谱和X射线磁线二色谱的独特优点进行了综合分析,并通过一些典型应用实例说明同步辐射磁性测量技术具有元素分辨能力、高灵敏度、纳米量级空间分辨能力和皮秒量级时间分辨能力,并可用于测量铁磁性和反铁磁性,因而在自旋电子学材料和器件研究领域具有广泛的应用前景.     

X射线磁圆二色谱

 同步辐射真不愧为优秀的新一代光源。它的出现和不断发展,极大地促进了很多新的实验研究工作的开展。它具有频率范围宽、高强度、极好的准直性、偏振性以及包含时间结构等优良特性,如果没有同步辐射,很多实验都将无法进行。因此,它对很多学科的发展起着很大的推动作用。本文将要介绍的X射线磁圆二色谱就是利用同步辐射研究磁性材料,特别是磁性薄膜和多层膜磁性新的、有力的研究手段。通过测定材料中某一组元的X射线磁圆二色谱,可以获得该组元的自旋磁矩、轨道磁矩、电荷密度分布以及它们的磁各向异性等信息,其中有些是传统的磁测量方法无法获得的。     

木榄醇手性光谱的密度泛函研究

手性光学理论研究有助于解释手性分子的旋光机理和设计新的手性药物.采用B3LYP方法,计算了木榄醇A—C的旋光度和圆二色谱.从分子结构、正则振动和电子结构方面,探索了分子手性微观起源,分析了旋光度和电子圆二色谱的溶剂效应.表明OH的引入可调节分子的手性,甲基和苯环加强了分子的手性.发生在手性骨架上的振动和电子跃迁,加强了分子的手性.溶剂效应减小旋光度、削弱电子圆二色谱. 关键词： 木榄醇 光学活性 密度泛函理论 圆二色谱     

分子磁学--一个新兴的前沿研究领域

分子磁学是一个新兴的前尚交叉学科。文章简要介绍了该学科的主要研究内容,并对近年来发展最快的几个研究热点,即分子内磁耦合作用与分子磁工程、分子基铁磁体、单分子磁体、自旋转换配合物和生物体系内磁耦合作用,作一简要评述和展望。     

天然Alboatisin电子结构和圆二色谱的密度泛函理论研究

采用蒙特卡罗MMFF94分子力学力场方法搜索一类新发现的生物活性分子Alboatisin A～C的稳定构象,用梯度校正的B3LYP方法,计算其稳定构象的旋光度、振动圆二色谱(VCD)、电子圆二色谱(ECD)等光学活性,并从微观的角度对VCD谱和ECD谱中强或弱的正或负康登效应进行归属．从分子结构、电子结构和分子振动分析了分子手性的微观起源．结果表明,计算与实验的旋光度值相吻合,OH的取代位置与数目可调控旋光度发生在手性骨架上的振动或电子跃迁转移是手性光谱产生的重要原因．Alboatisin的圆二色谱是手性骨架变形振动的光谱响应,是不对称电子跃迁的光谱响应结果．     

基于微流控混合器的连续流动态同步辐射圆二色谱发展

基于微流控混合器,采用连续流探测方法,在北京同步辐射装置真空紫外光谱实验站发展了毫秒动态圆二色谱探测方法。石英微流控混合器采用深度离子刻蚀技术加工,通道深度44.5 μm。混合器采用蛇形通道实现溶液的快速混合。通过荧光倒置显微镜,在模拟真实实验条件的高粘度溶液中,观察蛇形通道内溶液混合的荧光图像,进行混合效率测试。500 μL·min-1流量下,目前可实现4.5～270 μs的时间尺度探测。利用微流控混合器进行动态探测,同步辐射紫外光必须聚焦,但由于聚焦透镜波长色散引起的焦点位移,导致圆二色谱发生畸变。通过精确测试不同波长对应焦点的相对位置,然后在圆二色谱扫描中实现波长和焦点位置精确的反馈控制,获得准确的圆二色谱。利用所发展的方法,测试了去折叠状态下的细胞色素c恢复折叠的动态同步辐射圆二色谱,在4.5 μs处折叠恢复54%。这种方法将为生物大分子折叠动力学研究提供新的探测手段。     

超高压处理对毛栓菌多酚氧化酶的影响

 以茶多酚为底物,测定毛栓菌多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase,PPO）活性的最适pH值为5.0、最适底物浓度为4 mg/mL,经100、300和500 MPa超高压处理10 min的PPO酶活分别是未处理的93%、87%和86%。圆二色谱和高效液相凝胶渗透色谱分析结果显示,100和300 MPa压力处理PPO的圆二色谱位于190~210 nm的正Cotton效应峰分别产生“褶皱”和“分蘖”;高效液相凝胶渗透色谱中的第一时间出峰组分（即最大分子量组分）的保留时间由6.678 min分别提前至1.514和2.296 min。500 MPa压力处理PPO的圆二色谱和高效液相凝胶渗透色谱与对照相比差异更加显著,其圆二色谱中只有一个正Cotton效应峰;其高效液相凝胶渗透色谱中主要组分的色谱峰面积减小（即280 nm的响应值降低）。不同压力处理的PPO的圆二色谱与高效液相凝胶渗透色谱图的差异程度具有对应关系。     

云南松松塔中两种新木脂素圆二色谱的密度泛函研究

采用梯度校正的密度泛函理论方法,计算了云南松松塔中分离的2种新木脂素的绝对结构为7S,8R的手性结构、电子吸收光谱、电子圆二色谱、红外振动光谱和振动圆二色谱,计算值与实验值相符. 分子轨道和振动模式分析,两种新木质素具有相似的手性光谱. 电荷密度转移对电子圆二色谱具有主要贡献;而振动圆二色谱主要源于分子骨架运动.     

云南松松塔中两种新木脂素圆二色谱的密度泛函研究

采用梯度校正的密度泛函理论方法,计算了云南松松塔中分离的2种新木脂素的绝对结构为7S,8R的手性结构、电子吸收光谱、电子圆二色谱、红外振动光谱和振动圆二色谱,计算值与实验值相符. 分子轨道和振动模式分析,两种新木质素具有相似的手性光谱. 电荷密度转移对电子圆二色谱具有主要贡献;而振动圆二色谱主要源于分子骨架运动.     

基于片层光照明的新型单分子横向磁镊

磁镊是一种高精度的单分子技术,它用磁场对连有生物大分子的超顺磁球产生磁力,通过追踪磁球的位置来测量生物大分子的长度信息.磁镊包括横向磁镊和纵向磁镊.纵向磁镊空间精度高,但昂贵;横向磁镊简单便宜,但由于受其成像原理的限制,一般情况下只能连接较长的DNA等生物大分子,且其空间精度较差,进而限制了其应用范围.为了解决这个问题,本文改进了横向磁镊,用片层光照明的方法使光线主要被磁球散射,从而能够直接观察到吸附在样品槽侧壁上的磁球,这使得测量短连接的底物成为可能.对于实际应用的检测,首先测试了包含270 bp发卡结构的0.5μm双链DNA,用其中发卡结构的"折叠-去折叠"跳变过程证明了改进后的横向磁镊的确可以追踪短DNA等生物大分子.然后,进一步用16μm的λ-DNA检验了实验系统.最后,将新型横向磁镊与普通横向磁镊及纵向磁镊在小力和大力条件下拉伸不同长度DNA的噪声进行了比较,发现改进后的横向磁镊在空间精度上明显优于普通横向磁镊,与纵向磁镊相比也无明显差异.以上结果证明了改进后的横向磁镊的精度优势,并扩展了横向磁镊的应用范围.     

硬X射线磁圆二色实验方法的建立

在北京同步辐射装置(BSRF)1W1B光束线和XAFS实验站上国内首次建立了硬X射线波段的磁圆二色实验(XMCD)方法. 以单晶金刚石作为相位延迟片, 在透射劳埃(Laue)模式下, 利用衍射双折射效应, 将入射的单色线偏振光转变为相应的左旋和右旋圆偏振光, 测量磁化样品对左旋和右旋圆偏振光吸收的差异, 获得了XMCD信号. 本实验使用透射方法测量了Pt-Fe合金Pt L_2,3边的XMCD, 获得了XMCD信号. XMCD实验方法的建立, 为研究磁性材料尤其是磁性薄膜材料的电子结构和磁结构提供了实验基础.     

X光磁圆二色谱及其应用

介绍了一种新近发展起来的、以同步辐射技术为基础的磁学测量方法———Ｘ光磁圆二色谱．该方法不仅具有元素分辨和空间分辨等突出优点，而且在一些场合下还能分别确定轨道磁矩和自旋磁矩对总磁矩的贡献，为当今非常活跃的磁性薄膜和多层膜研究提供了有力的手段．     

S-和R-五味子丙素非对映异构体的圆二色谱研究

园二色谱(CD)是测定有机化合物绝对构型的常用方法。文章用圆二色谱仪对合成的4个联苯类化合物进行了表征(2个非桥键联苯化合物和2个桥键联苯化合物),得到两对几乎完全对称的圆二色谱谱图。根据其圆二色谱Cotton效应确定了4个化合物的联苯键的绝对构型。化合物3分别在256 nm出现负的Cotton效应,且在220 nm出现正的Cotton效应,表明这个化合物是S-构型;而化合物3’出现了相反的Cotton效应,表明这个化合物是S-构型。由化学相关法可以得知化合物2是R-构型, 化合物2’是R-构型。通过这些数据得出结论, 以S-噁唑啉为手性合成子的Ullmann反应得到的是S-构型联苯类化合物, 而以S-噁唑啉为手性合成子的Ullmann反应得到的是R-构型型联苯类化合物。     

软x射线磁性圆二色吸收谱研究铁单晶薄膜的面内磁各向异性

利用软x射线磁性圆二色(XMCD)吸收谱测得Fe/MgO膜不同磁化方向的轨道磁矩和自旋磁矩.实 验表明，沿铁单晶薄膜的不同方向，铁原子轨道磁矩的改变量达到600%以上，而自旋磁矩的 变化约50%，但原子的总磁矩没有如此大的改变.结合常规方法分析了铁薄膜的宏观磁各向异 性性质，半定量地获得磁矩与宏观各向异性能的关系，并对样品的磁矩和磁各向异性能进行 了比较. 关键词： x射线磁性圆二色 磁各向异性 磁性薄膜     

多光谱和分子模拟技术研究全氟十二酸与人血清白蛋白的相互作用

全氟十二酸(PFDoA)是8～12个碳链的全氟烷酸(PFAAs)中毒性最强的新型环境污染物。已有大量研究表明PFAAs在环境中广泛积累,但对PFDoA与HSA的相互作用还处于起步阶段。本研究力争在模拟生理条件下,采用荧光猝灭法、分子模拟技术和圆二色谱确定HSA与PFDoA的相互作用机理。研究结果表明,PFDoA对HSA的猝灭是动态猝灭与形成PFDoA-HSA基态复合物引起的猝灭共同作用的结果。计算得到的结合距离(r=3.65 nm)表明,PFDoA(受体)与HSA(供体)之间的相互作用发生了非辐射能量转移。取代反应结果表明,PFDoA键合在HSA的site Ⅰ位点上。分子对接进一步研究了PFDoA与HSA作用的详细结合情况,表明PFDoA通过多种作用力结合在HSA的亚域IIA内,例如,PFDoA上的O 1原子主要通过极性键与HSA上的Arg 257和Ser 287残基结合。计算得到的最优对接能量为-25.87 kJ·mol-1,表明PFDoA对HSA有较大的结合亲和力。同步荧光光谱和三维荧光光谱研究了PFDoA对HSA构象的影响,结果显示,与PFDoA结合后,色氨酸的微环境疏水性增加,HSA的构象也发生改变。PFDoA与HSA作用前后圆二色谱二级结构的定量分析结果表明,PFDoA-HSA复合物的形成使螺旋稳定性降低。该研究结果为全氟烷酸与HSA的动力学研究提供了理论依据和可靠数据,并揭示了生物大分子与配体相互作用的化学本质。     

磁光光纤Bragg光栅中圆偏振光的非线性传输特性

提出了磁光光纤Bragg光栅的理论模型,给出了圆偏振光在磁光光纤光栅中传播的非线性耦合模方程. 研究表明,在磁光光纤Bragg光栅中,光栅引起正反传播方向的导波光发生耦合,法拉第效应引起磁圆双折射效应,而非线性效应则将左旋和右旋圆偏振光耦合在一起,它们的共同作用可使双稳态状态发生反转、非线性光控光开关阈值功率降低. 与传统光纤光栅相比,利用左旋和右旋磁圆偏振光之间的交叉相位调制实现的脉冲整形具有磁光偏置可调特性,为基于磁光光纤光栅的动态灵活全光3R再生器的研制提供了理论基础. 关键词： 磁光光纤Bragg光栅 圆偏振光 脉冲整形     

多光谱法与分子对接法研究盐酸四环素与牛血清白蛋白的相互作用

盐酸四环素属于抗生素类, 目前有关盐酸四环素和牛血清白蛋白二级结构的影响及作用机理报道较少。在模拟生理条件下,采用荧光光谱法、三维荧光光谱法、紫外-可见光谱法、圆二色谱法和傅里叶红外光谱法以及分子对接模拟法,研究了盐酸四环素与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。荧光光谱表明,盐酸四环素能有效猝灭BSA的内源荧光,猝灭机制属静态猝灭,通过Stern-Volmer方程计算结合常数Ka为2.813×105 L·mol-1(298 K)。根据Vant’s Hoff方程确定结合过程中的热力学参数ΔS=-151.1 J·mol-1·K-1、ΔH=-76.09 kJ·mol-1_, 两者之间作用为氢键和范德华力。同步荧光光谱、紫外光谱、三维荧光光谱、红外光谱、圆二色谱结果证明盐酸四环素能够改变BSA的二级结构和微环境。根据Föster’s非辐射能量转移理论,盐酸四环素与BSA结合距离为0.49 nm。希尔系数(n_H)值小于1,表明盐酸四环素与BSA结合后存在药物间协同作用。圆二色谱(CD)定量测定了盐酸四环素与BSA作用前后的二级结构含量：α-螺旋含量增加了9.16%(1:1)。分子对接模拟表明盐酸四环素通过氢键、疏水作用和范德华力等多种作用力结合在BSA的site Ⅰ(亚域ⅡA)。本研究有助于了解盐酸四环素与BSA的作用机制,也有助于理解盐酸四环素对蛋白质在储运过程中功能的影响。     

氧化槐果碱结构的测定及其振动圆二色谱研究

采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和振动圆二色谱仪(VCD)测量氧化槐果碱固体的红外光谱和振动圆二色谱。采用密度泛函方法(DFT)分别在B3LYP/cc-PVTZ和B3LYP/6-311+G(d, p)水平下,对气相中氧化槐果碱分子结构进行了优化,然后在相同水平下计算了氧化槐果碱的红外光谱(IR)以及振动圆二色谱(VCD)。将实验谱图与理论计算谱图进行对照,以确定氧化槐果碱的实际构象以及构象分布。由对比结果可知：采用B3LYP/6-311+G(d,p)水平下,以吉布斯自由能进行玻尔兹曼加权平均后的理论IR和VCD谱图与实际光谱图最为接近,说明在常温下氧化槐果碱具有A/B-trans C/D-trans和A/B-trans C/D-cis两种优势构象,且玻尔兹曼分布显示两种构象均以一定比例共存,且通过对氧化槐果碱的两种优势构象分析,发现A/B环的立体结构为：椅式-椅式,C/D环的立体结构为：椅式-沙发式。