光合作用原初过程能量和电荷超快传递过程原理浅析

文章侧重于从物理的角度,介绍光合作用原初过程中能量和电荷超快传递过程的相关物理化学原理,如费米黄金规则,Frster及Dexter传能机制,Marcus电荷转移理论及激子理论.辨析相关原理的适用范围、共性及差异,并力图在上述相关原理的基础上阐述光合膜蛋结构与功能的关系,勾画出该研究方向的基本脉络.     

黄素体系电子转移过程光谱研究

黄素类物质在生物体内广泛存在,是许多电子转移反应的活性中心,也是电子传递链的重要组成部分。其受到光照激发后引起的电子转移,是许多生命过程的基础与起始步骤。特别地,一种名为隐花色素的黄素蛋白在光激发后经一系列电子转移形成自旋相关自由基对,被认为是最有可能的生物磁敏物质,更使黄素体系电子转移过程的动力学,特别是自旋动力学过程倍受关注。对黄素电子转移过程及相关机理进行研究,有助于厘清多种生命过程的化学机理与影响因素。为此,科学界综合运用了多种仪器与测试手段,其中主要包括紫外-可见光谱,荧光光谱,瞬态吸收光谱,光化学诱导动态核极化（Photo-CIDNP）技术等。通过多年的研究,对黄素在生物体内的作用机理与电子转移过程的认识经历了由浅入深,不断深入的过程。紫外-可见光谱（UV-Vis）主要用于研究黄素系统中的电子激发,自旋动力学和电子转移。结合理论计算,UV-Vis还可以识别电子转移中涉及的基团并进行定量分析。荧光光谱可以识别电子受激发的物质,在反应过程中观察黄素和半醌中间体的产生和消耗,并确定其氧化还原和质子化状态。瞬态吸收光谱适于观测反应过程中出现的短寿命物种,其中飞秒泵浦探测技术的引入大大提高了观测的时间分辨率,并且可以通过光谱特征区分单重态和三重态的自由基对。光化学诱导动态核极化核磁共振（NMR）可以直接观察电子-核自旋动力学过程。磁场依赖性photo-CIDNP NMR揭示了控制单重态与三重态互变的因素,并提出了生物地磁导航可能依赖的化学机制。腔吸收与单分子光谱的运用,从技术上提高了实验装置的灵敏度并降低检测限。主要介绍黄素体系电子转移过程研究所运用的各种光谱手段与取得的成果,并展望其未来。     

光合作用过程中的发光现象及意义

光合作用是生命活动观象最基本的过程,它是整个生物界有机物质、能量、氧气这样宏大规模的唯一源泉,有人曾做过计算,地球上通过光合作用过程,每年合成的有机物质一千多亿吨,固定能量约3×10~(21)焦耳,同时释放出氧气一千多亿吨。没有光合作用,包括人类在内的整个生命活动既不能有这样的发展,也不能长久维持。由于光合作用的重要性,早就引起人们对他的注     

外电场下的TCNQ电子转移过程研究

自制了紫外/拉曼两用的电化学薄层池。观测到了TCNQ在外电场作用下转变为TCNQ－而后又转变为TCNQ2－的紫外-可见吸收光谱变化的电子转移过程, 并且当有氧气存在时, TCNQ2－又被氧化而形成DCTC－的过程。还观测到了TCNQ在外电场作用下转变为TCNQ－的傅里叶变换拉曼光谱发生频移的电子转移过程。     

高能原初电子谱和扩展X源

本文用超新星爆发产生的原初宇宙线电子在星际介质中的均匀扩散模型来研究空间各点的非定态电子能谱。扩散系数采用与磁流波共振散射的机制半经验定出。把解出的结果与地球附近测得的电子能谱比较,定出抛射时的电子谱指数Γ～2。又在电子与2.7°K背景光子场的逆康普顿散射形成X扩展源的假设下,推导出X扩展源的能态函数,从而得到地球附近的X射线能谱。上面定出的Γ～2也能很好地说明蟹状星云的X射线谱指数。     

电子转移速率理论研究：运动谱窄化所导致的非马尔可夫电子转移过程

严格的速率方程理论得到的总是非马尔可夫的，可是大部分实验都可以用马尔可夫的、即传统的速率常数基础上的反应动力学方程来描述．针对这一问题研究了电子转移过程中的马尔可夫/非马尔可夫特性．以最简单的两态电子转移反应为体系，以其在德拜溶剂中的严格动力学解为标定，采用光谱领域著名的Kubo运动谱窄化线型函数及其特性参数来描述电子转移过程中的马尔可夫/非马尔可夫本质．该马尔可夫特性参数是相干转移耦合与溶剂环境涨落相互影响共同作用的结果，以它为基础说明了大部分实验确实可以通过传统的速率方程来描述，而非马尔可夫速率过程最     

原初黑洞

本文介绍了半经典量子引力论和霍金蒸发,讨论了原初黑洞性质,着重介绍了背景辐射四极矩各向异性的发现以及用大统一理论和原初黑洞蒸发解释宇宙物质非对称问题的讨论。     

原初黑洞

本文介绍了半经典量子引力论和霍金蒸发,讨论了原初黑洞性质,着重介绍了背景辐射四极矩各向异性的发现以及用大统一理论和原初黑洞蒸发解释宇宙物质非对称问题的讨论。     

高电荷态Xe离子与He原子碰撞中的电子转移过程研究

采用位置灵敏探测和飞行时间技术研究了高电荷态Xe离子（q=15，17，19，21，23）与He原子碰撞中双电子转移截面与单电子转移截面比随入射离子电荷态的变化规律.提出一步过程假定，对扩展的经典过垒（ECB）模型进行了修正，利用修正模型计算得到的单、双电子转移绝对截面与Andersson等人和Selberg等人的实验结果很好符合，所得截面比与本实验得到的双电子转移截面与单电子俘获截面比较好符合. 关键词： 离子 原子碰撞 电荷转移 一步过程     

关于氧化锌/双吡啶高氯酸盐非均相光诱导电子转移过程的研究

用ESR方法对9种不同双吡啶高氯酸盐与氧化锌组成的非均相体系的光诱导电子转移过程进行了系统的研究。ZnO-PQ⁺⁺-胶束-苯的分散系,经350nm~420nm的紫外光照后,PQ⁺⁺被还原成PQ⁺。具有大共轭结构的PQ⁺的ESR信号较强。胶束的存在也可使ESR信号增强。当体系充氧时,PQ⁺信号消失,并有超氧阴离子基O₂^·和羟基·OH被检出。     

ESR STUDIES ON THE PHOTOINDUCED ELECTRON TRANSFER AND PHOTOCATALYSIS PROCESSES OF METHYL-VIOLOGEN/ALCOHOL SYSTEMS

用ESR方法研究了甲基紫精(MV     

甲基紫精与醇类间的光诱导电子转移及光催化反应的ESR研究

用ESR方法研究了甲基紫精(MV⁺⁺)与甲醇,乙醇及苄醇等之间的光诱导电子转移和光反应过程.结果发现,甲基紫精存在条件下,某些很稳定的醇类也可以发生光催化分解和光催化氧化的反应,甲基紫精在反应过程中起的是催化剂的作用在无氧条件下,MV⁺⁺/C₂H₅OH体系经UV光照10min后即可观察到很强的MV⁺离子基的信号,表明甲基紫精与乙醇分子之间发生了电子转移;当进行较长时间光辐照,则MV⁺离子基逐步消失而生成H原子和碳中心自由基。在通氧条件下进行光照时,则无MV⁺基信号而产生OOH基和碳中心自由基的信号.当体系中有一定量的水存在时,OOH基减弱而产生·OH基,且随着水量的增加,·OOH基的强度更为减弱直至消失,而同时羟基浓度则大大增加.另一个有趣而重要的现象是,对于MV⁺⁺/苄醇体系,在通氧条件下辐照时可给出很强的超氧阴离子基O₂^-的信号,而MV⁺⁺/甲醇体系可产生较弱的O₂^-信号.但是在无氧时甲基紫精的存在进行光辐照甲醇并不发生反应,而苄醇却可被甲基紫精光催化分解产生很强的苄氧基,羟甲基等自由基.本文详细地研究和讨论了甲基紫精与几种醇之间的光诱导电子转移和相应的均相光催化反应过程的机理.     

激子转移对GaP:N发光热猝灭过程的影响

本文研究了20K-120K范围内GaP:N束缚激子发光与温度的关系,从实验结果发现,各发光中心之间存在着激子转移.初步分析表明,采用带带激发方式,激子转移会导致深束缚中心的热激活能拟合值偏高,其发光热猝灭是由于空穴的热离化所造成的.     

TPP－AQ的光诱导电子转移

首次合成了肽键桥连的四苯卟啉－蒽醌（ＴＰＰ－ＡＱ）化合物，以此作为研究光合成电子传递的模型化合物，用时间相关单光子荧光技术研究了该化合物在不同溶剂中分子内的电子转移。     

竹红菌乙素(HB)在C60与三乙胺分子间电子转移反应中的光催化作用

用ESR方法探讨了在C₆₀与三乙胺(Et₃ N)的分子间电子转移反应中竹红菌乙素(HB)的光催化作用.通过对Et₃N/C₆₀/HB电子转移反应体系及其中间体的研究得知:在HB存在的条件下,可通过光催化电子转移反应机理,实现室温下由Et₃N到基态C₆₀的分子间电子转移     

方酸菁染料在电致发光层中的能量传递研究

通过方酸菁与卟啉相互作用的研究证实，方酸菁可以作为很好的能量受体发红光利用这一原理，用方酸菁掺杂于８－羟基喹啉铝作为发光层，获得了红光有机薄膜电致发光器件，为了说明相关的机理，我们考察了方酸菁和８－羟基喹啉铝在固体膜中相互作用的情况，把光致发光光谱和电致发光光光结合起来，证实该器件的发光机制与激发态的８－羟基喹啉铝到掺杂剂方酸菁的能量传递过程有关，在驱动电压的作用下，ＴＰＤ（一种有机材料）传输的空     

非均相电子转移的探讨

本文用ESR方法研究了六种新的双吡啶盐(PQ⁺⁺)与CdS的水及非水悬浮体系间的非均相光诱导单电子转移过程。结果表明,在λ<520nm的光照射下,CdS价带中的电子被激发至导带,再转移至PQ⁺⁺使之还原为PQ⁺⁺自由基,呈现明显的ESR信号。当体系中有电子给体EDTA存在时,有电子从EDTA转移至CdS价带的正空穴,价带中的电子吸收光子跃迁至导带再转移至PQ⁺⁺,以生成更多的PQ⁺⁺,从而使ESR信号大大增强。     

存在球差和失焦下电子光学传递函数和脉冲响应函数

根据电子光学理论,球差和失焦引起附加相位移为γ,相干的振幅和相位衬度传递函数为cosγ和sinγ。它们的傅里叶逆变换给出脉冲响应函数的实部和虚部。本文讨论了cosγ和sinγ的零点和极值点,这些点将衍射平面划分为一系列环带。证明了当无量纲失焦量Δ=N^1/2(N为正整数)时各环带上cosγ,sinγ的积分相同,即对脉冲响应函数中心值的贡献相同。本文讨论了使cosγ或sinγ的积分取极大值或极小值,亦即使脉冲响应函数中心值或中心强度取极大值或极小值的条件。本文还讨论了脉冲响应函数最佳均方 关键词：     

潘宁阱中电子等离子体稳态的数值模拟

应用粒子模拟方法研究了电子束潘宁阱中的非中性等离子体的稳定状态及其定标关系，数值模拟结果表明，给定电子的初始分布和外场条件后，潘宁阱中可以出现聚心状态的电子等离子体，中心电子密度可达10倍布里渊密度；电子密度分布与理想的I／r^2关系有差别，阱中的电子数越多，差别越大。系统趋于稳定状态的弛豫时间反比于阱中的电子总数而正比于外加电场强度。