常见五元糖的太赫兹时域光谱

利用基于飞秒超快激光的太赫兹时域光谱(terahertz time domain spectroscopy, THz-TDS)对D-木糖、D-核糖、D-阿拉伯糖、D-来苏糖及相关的五元糖进行了研究, 得到了它们在0.1~2.0 THz波段的THz-TDS吸收谱图. 不同糖类化合物的吸收谱表现出明显的特征, 表明THz-TDS技术可以分辨化合物结构上的微小差异, 可以应用于物质检测与分析. 同时还研究比较了不同旋光性五元糖的THz-TDS光谱.     

太赫兹时域光谱技术在化学领域中应用的新进展

随着超快激光技术的发展及其人们对太赫兹(THz)电磁波波段及与脉冲光源认识的进一步深入,太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种新的、快速发展的光谱分析方法在许多领域备受关注。尤其在化学领域,THz-TDS技术已得到了广泛的应用,并显示出了广阔的应用前景。本文介绍了THz技术的特点、THz辐射的产生、探测及其信号处理;讨论了该技术在化学及其相关领域中的应用;初步探讨了该技术在化学领域应用中一些亟待解决的问题及今后发展的方向。     

太赫兹技术在药物化学研究领域中的应用*

太赫兹(THz)技术及其应用研究近些年发展迅速,许多研究表明该技术在国防安全、信息通信、材料、环境、化学和生物医学等领域有巨大的应用前景。本文就近年来利用太赫兹光谱和太赫兹成像技术在药物化学领域中的应用研究进行综述。介绍了太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）在药物活性成分（Active Pharmaceutical Ingredients, APIs）的检测、异构体的区分、药物的多晶型和假多晶型的鉴别以及混合物的定性与定量分析等方面取得的研究成果和进展;阐述了太赫兹成像技术在分析药物的物理化学性质和包衣膜厚度、密度、结构特性,以及监测产品的一致性和完整性方面的应用优势。此外,还介绍了太赫兹技术在药物动力学研究及药物生产过程分析中的创新性应用研究。     

乐果分子的太赫兹时域光谱研究

研究了有机磷农药乐果在0.2~2.5 THz波段的光谱特性。应用密度泛函理论的Becke-3-Lee-Yang-Parr(B3LYP)方法计算了乐果分子在THz波段的振动吸收谱,同时利用THz时域光谱系统(THz-TDS)测得了乐果在此波段的吸收谱和折射率谱。根据理论计算结果,借助于Gaussian View软件对乐果的THz吸收谱进行了指认,并给出了与光谱特征吸收对应的分子振动构象。研究表明:乐果分子在THz波段存在吸收峰,理论计算与实验结果符合较好,且乐果分子在THz波段的吸收是由分子内和分子间振动共同引起。本研究证明了将THz-TDS技术用于乐果分子探测和识别的可行性,为THz时域光谱技术在其它农药分子识别和残留检测中的应用提供了有益的借鉴。     

L-和DL-福多司坦的太赫兹光谱分析

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)在室温下对L-福多司坦和DL-福多司坦进行测量,发现L-和DL-福多司坦在THz波段都有特征吸收峰,且两者的吸收谱有明显差异.运用密度泛函理论的B3LYP方法计算了L-和DL-福多司坦在太赫兹波段的吸收谱,并对L-和DL-福多司坦的特征吸收峰进行了指认,理论计算与实验结果基本吻合.此外,还对福多司坦胶囊成品药进行了测量,发现该胶囊的吸收谱与L-福多司坦非常吻合,证明胶囊药的主要成分为L-福多司坦.这项研究对手性物质的检测以及化合物有效成分的鉴别有一定的参考作用.     

20种α-氨基酸的太赫兹光谱及其分子结构的相关性

应用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术, 在室温下对构成蛋白质的20种基本氨基酸的多晶粉末压片样品进行了光谱测试分析. 结果表明, 所有氨基酸对THz波反应非常灵敏, 在0.2-3.0 THz的有效频谱范围内, 表现出各自特征吸收峰, 故而利用THz光谱可以有效地区别不同种类的氨基酸. 我们以新数据验证和补充了前人的研究结果, 建立了以氨基酸分子结构及其THz光谱特征为基础的分类方案, 讨论并揭示了氨基酸分子的结构差异与其THz吸收光谱之间的相关性. 认知这些相关性将有助于鉴定氨基酸分子, 促进THz光谱学的理论研究以及在生物医学领域的推广应用.     

植物源性食品中化学性危害物质的色谱-质谱检测技术研究进展

植物源性食品中的化学性危害物质威胁人们的健康和生命。现阶段植物源性食品中的化学性危害物质具有品类多、残留量低、存在未知潜在风险等特点,检测难度较大。因此,开发植物源性食品中化学性危害物质的高通量、高灵敏度的检测技术具有重要意义。色谱-质谱联用技术具有灵敏度高、选择性好、检测通量高等优点,在植物源性食品化学性危害物质的检测中得到了广泛应用。该文主要综述了色谱-质谱检测技术在植物源性食品化学性危害物质分析中的研究进展,包括植物源性食品中主要化学性危害物质的种类及检测概况、相关的样品前处理方法及发展趋势以及基于色谱-质谱的检测技术研究现状,探讨了不同检测技术的优势及存在的问题,并对其未来发展趋势进行了展望,以期为植物源性食品中化学性危害物质筛查研究提供参考。     

溶液小角散射技术在软物质研究中的应用与展望※

溶液小角散射实验方法是表征溶液体系多尺度时空结构的研究利器, 在软物质研究领域已得到广泛应用. 溶液小角散射包括X射线散射和中子散射, 可以在纳米到微米空间尺度以及毫秒时间尺度对溶液软物质微观结构进行表征. 微纳尺度结构与研究对象的宏观性能密切相关, 利用同步辐射X射线小角散射高通量、快速时间分辨以及中子小角散射无损、深穿透性的特点, 可以在不同环境变量下系统研究软物质体系的纳米结构及演变过程. 系统介绍了溶液小角散射实验方法的发展现状以及溶液小角散射的基本原理. 结合典型的应用案例, 展望了溶液小角散射技术的发展趋势及其在软物质领域研究中的应用前景.     

离子交换与吸附技术应用于生物分离与纯化的最新进展

近年来,离子交换与吸附技术在生物医药领域有着广泛应用,在生物分离与纯化方面的研究不断丰富。通过离子交换与吸附技术可以实现多种活性物质的分离纯化以及目标产物的分离。本文以近几年生物分离与纯化的研究成果为例,首先介绍了离子交换与吸附技术在活性物质提取、病毒分离等方面的应用,之后着重介绍了该技术在血液净化方向的研究进展。未来,离子交换与吸附技术在生物医药领域的成果也将不断推动我国医学、化工、食品等产业的发展。     

奥美沙坦与苯甲酸共晶的太赫兹光谱与密度泛函理论分析

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)与密度泛函理论(DFT)确定奥美沙坦与苯甲酸共晶的分子结构.THz-TDS实验结果显示,奥美沙坦在0.53,0.98和1.09 THz处存在吸收峰,苯甲酸在0.65,0.89和1.10THz处存在吸收峰,而奥美沙坦与苯甲酸共晶则在0.64和1.33 THz处存在吸收峰,表明共晶体物相结构不同于原料物质.根据奥美沙坦分子的结构特点,采用DFT方法对奥美沙坦及奥美沙坦与苯甲酸共晶的3种可能共晶体结构进行模拟.奥美沙坦模拟结果显示其理论光谱在0.76,1.05和1.27 THz处存在吸收峰,与实验相吻合;而对奥美沙坦与苯甲酸所形成的共晶体,模拟结果显示共晶理论晶型Ⅰ与共晶理论晶型Ⅱ及Ⅲ相比更吻合实验结果,由此判断奥美沙坦与苯甲酸共晶结构应为共晶理论晶型Ⅰ.在此共晶体中苯甲酸中羧酸的羰基与奥美沙坦的氨基形成一个氢键,而此羧酸的羟基与奥美沙坦的五元环上的氮原子形成第2个氢键.结合理论模拟的结果对奥美沙坦、奥美沙坦与苯甲酸共晶的吸收峰进行振动模式归属.     

Characterizing polymorphism and crystal transformation of polylactide by terahertz time-domain spectroscopy

Terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS), which has been proved to show promising application in complex polymer systems, was employed to investigate the polymorphism phenomenon and crystal transformation of polylactide (PLA) in this study. The THz-TDS shows sensitive response on the crystal structure. The α'-form, α-form and stereocomplex crystals exhibit absorption peaks of lattice vibration at 1.82, 2.01 and 2.09 THz, respectively. THz-TDS has no direct chirality identification on the difference between poly (d-lactide) (PDLA) and poly(l-lactide) (PLLA). However, the PLA stereocomplex shows an extra and distinctive absorption peak at 1.43 THz compared with homo-PLA, and the peak was proved to be stemmed from the collective vibration of L-lactic unit and D-lactic unit pairs connecting by hydrogen bonds. This is the first time that THz-TDS has been proved to be of great potential in identification of polymer stereocomplex crystal. Also, the α'→α crystal transformation of PLA were intuitively investigated at 120 °C using THz-TDS, while the transformation rate was quite slow.     

Terahertz time-domain spectroscopy of some pentoses

1 Introduction Terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) is a new spectral technique based on femto-second laser technology developed since the 1980s[1]. Terahertz (THz) waves lie between the infrared and microwave bands in the electromagnetic spectrum covering the frequency range from 100 GHz to 10 THz. Despite great scientific interest, the THz frequency range re- mains one of the least tapped regions of the electro- magnetic spectrum because there are neither conven- ient high-power…     

Application of partial least square on quantitative analysis of L-, D-, and DL-tartaric acid by terahertz absorption spectra

Absorption spectra of polycrystalline L-, D-, and DL-tartaric acid have been measured by terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS). Different absorption bands are observed for DL-tartaric acid and its enantiomers (L- and D-tartaric acid). This result shows that the THz-TDS can be used for distinguishing between DL-tartaric acid and enantiomers (L- and D-tartaric acid). Moreover, partial least square (PLS) can be found to improve the quantitation of L-tartaric acid in L- and DL-tartaric acid mixture by THz-TDS.     

Terahertz Time-Domain Spectroscopy of Naphthalene and Naphthols

Low-energy vibrational modes have been investigated in polycrystalline naphthalene and its derivatives naphthols using terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) over the frequency range from 17 to 73 cm^–1 (0.5–2.2 THz) at room temperature. We propose that naphthalene and naphthols show spectral features originating from intermolecular vibrational modes. Because of the collective origin of the observed modes, the absorption spectra are highly sensitive to the overall structure and configuration of the molecules, as well as their environments. For light-sensitive materials, the THz-TDS procedure can avoid effects like photobleaching.     

Far-infrared characteristics of ZnS nanoparticles measured by terahertz time-domain spectroscopy

The optical and dielectric properties of ZnS nanoparticles are studied by use of terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) over the frequency range from 0.3 to 3.0 THz. The effective medium approach combined with the pseudo-harmonic model of the dielectric response, where nanoparticles are embedded in the host medium, provides a good fit on the experimental results. The extrapolation of the measured data indicates that the absorption is dominated by the transverse optical mode localized at 11.6+/-0.2 THz. Meanwhile, the low-frequency phonon resonance of ZnS nanoparticles is compared with the single-crystal ZnS. The THz-TDS clearly reveals the remarkable distinction in the low-frequency phonon resonances between ZnS nanoparticles and single-crystal ZnS. The results demonstrate that the acoustic phonons become confined in small-size nanoparticles.     

纳米银/聚乙烯复合体的太赫兹光谱学性质

测定了纳米银/聚乙烯(nano-Ag/PE)复合体的电导率和太赫兹时域光谱(THz-TDS),研究了其导电性质和在远红外区的反常吸收特性;结合有效介质理论和Drude理论,利用简化的公式对太赫兹时域光谱测量结果进行了分析,并通过对电导率测量结果进行拟合分析得到了纳米Ag及其表层氧化物的电导率信息.结果表明,nano-Ag/PE复合体的逾渗阈值在0.11附近(体积分数),n值接近4.5,偏离"普适性行为".这是由于颗粒表面的氧化层及颗粒隧穿导电效应所致.与此同时,nano-Ag/PE复合体在THz波段的反常吸收性质与表面氧化层有关.     

D-、L-和DL-青霉胺的太赫兹时域光谱

利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对D-、L-和DL-青霉胺的研究发现, 三种样品在0.2 THz到1.8 THz波段的吸收光谱存在显著差异, 实验结果表明, THz吸收光谱能够鉴别青霉胺对映异构体, 这一特点将可以用于青霉胺药物的检测. 本文利用纯D-、L-青霉胺的THz吸收光谱, 对D-、L-青霉胺混合样品的THz吸收光谱进行拟合, 证明可以用THz光谱定量分析混合样品中D-、L-青霉胺的相对含量. 这项研究为手性药物分子检测和分析提供了新的实验方法, 也对深入了解手性药物与生物靶分子之间相互作用提供了启示.     

Terahertz-time domain spectroscopy for the detection of PCR amplified DNA in aqueous solution

In this work we present a label free quantitative detection method for DNA samples amplified by polymerase chain reaction (PCR) in aqueous medium using terahertz-time domain spectroscopy (THz-TDS) in the frequency range from 0.3 to 1.2 THz. The DNA samples of 133 and 697 base pairs were prepared using PCR. We measured the absorption coefficients of DNA solutions in the concentration range of 0-0.3 ng μl(-1). For both DNA types, the absorption coefficients decreased with increasing DNA concentrations. The average change in absorption coefficients compared to buffer within the frequency range of 0.8-1.0 THz showed a linear behavior. Our results demonstrate that THz-TDS can detect PCR amplified DNA in aqueous solution with a minimum concentration of 0.1 ng μl(-1) and a minimum sample volume of 10 μl.