分子组装体的谱学研究

红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、紫外可见吸收光谱等是研究结构的主要手段。由于振动光谱得到的是力常数的信息 ,因而可以直接获得分子内、分子间键的信息 ,电子光谱则可以获取体系电子结构的信息 ,因而是分子组装体研究的重要方法手段。然而分子光谱也有其自身的限制 ,由于需要了解单层膜、单层膜与基底、单层膜与多层膜之间相互作用的信息 ,这些体系由于样品量小、信号弱 ,因此需要建立相应的适用于分子组装体的高灵敏度的特殊检测方法和实验技术 ,并发展分析分子间弱相互作用的光谱分析理论。本文综述了吉林大学超分子结构与谱学开放实验室近几年在超薄膜谱学方面的研究工作和进展。     

金纳米棒调控组装结构SERS基底用于构筑毒品检测模块

本文介绍了一种基于金纳米棒自组装结构的SERS基底构筑方法。通过工艺参数可调控的溶剂蒸发诱导组装机制,可以减少或去除溶胶成膜基底中出现的咖啡环效应,得到致密均一的薄膜型SERS基底。该基底用于毒品SERS检测具有较高的灵敏性和较好的重现性,将其与便携式拉曼光谱仪和含毒品尿液的快速前处理方法相结合,可以用于涉毒人员尿液中毒品的检测分析,因此有望应用于涉毒现场的快速检测。     

几种淀粉样短肽自组装过程的傅里叶变换红外光谱研究

对多种衍生于β-淀粉样蛋白的淀粉样短肽体系的自组装过程进行了研究。研究发现,这几种淀粉样短肽体系能够形成多种纳米结构,包括纳米管、纳米片、纳米球、和纳米纤维。利用傅里叶变换红外光谱技术对这些淀粉样短肽体系的自组装过程进行了实时跟踪,通过对多肽酰胺Ⅰ带和侧链红外吸收区域的精细分析并结合原子力显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等微观形貌表征,深入探究了这些淀粉样短肽的自组装机制。     

双面共体反射镜结构优化设计与分析

为了满足某同轴四反红外光学系统中主四双面共体反射镜的性能要求,需要镜体在高轻量化率的同时具有更高的刚度,保持两个镜面面形稳定。该文采用拓扑优化的方法,以刚度最大为优化目标,约束设计域体积分数的方式对双面共体反射镜初始模型进行优化。优化结果表明,主镜面与四镜面通过以光轴为中心呈辐射形排列的筋板连接时刚度较高;通过自由尺寸优化获得主、四镜面和筋板的最佳尺寸参数;参考优化结果设计主、四共体反射镜,最终方案轻量化率达到82.4%。对主四反射镜模态及1g重力对面形RMS的影响进行分析,求得一阶频率达到417 Hz;1g重力作用下反射镜面形变化最大为λ/22（λ=632.8 nm）。分析结果表明,优化后的镜体刚度足够,且具有较好的抵抗重力变形能力。按照优化后的设计方案进行反射镜的加工和测试,主、四镜面形RMS实测结果均约λ/7,满足红外光学系统的性能要求,证明了本文优化设计方法的有效性,为双面共体反射镜的设计提供一定的借鉴作用。     

聚多巴胺原位还原银纳米增强碳点荧光自组装纳米复合膜用于检测葛根素研究

以胱氨酸和柠檬酸为碳源,采用一步水热法合成了氮硫掺杂结构的蓝色荧光碳点(FCDs)。FCDs在350 nm波长光源激发下,于455 nm出现最大的荧光发射峰。碳点水溶液在pH=6~11范围内都呈现稳定的荧光发射,具有61.7%的高荧光量子产率和10.75 ns的长荧光寿命。以此碳点为目标物,设计层层自组装膜的简易制备方案,探究银纳米复合基底对其荧光信号的增强效应,通过增强型荧光传感膜实现提高药物检测灵敏度的目的。实验过程中利用多巴胺碱性溶液的自聚合和还原效应,在玻璃基底上形成平整的聚多巴胺膜,同步进行硝酸银原位还原,可制得均匀分散的聚多巴胺复合银纳米膜基底。紫外光谱、荧光光谱、扫描电子显微镜和电子能谱检测结果表明,在多巴胺聚合膜形成过程中原位还原的银纳米,具有操作简便和稳定性能好优点,纳米颗粒不易被氧化。结合层层自组装多层膜技术(layer-by-layer self-assembled mutilayers, LBL SAMs),在纳米复合膜表面组装聚电解质分子层,精确调控银纳米与碳点的间隔距离,构建荧光性自组装膜FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]₃/FCDs,探究银纳米对碳点的荧光增强效应。研究结果表明,当聚多巴胺复合银纳米基底与碳点之间达到一定间隔距离时,银纳米粒子可增强自组装膜上碳点的荧光信号,荧光强度增加近3倍,相应的荧光寿命由6.084 ns减小至2.983 ns。这种荧光增强效应呈现出来的距离依赖性、辐射衰减加快和与银纳米还原程度相关性,表明增强荧光的机理可能为银纳米和碳点之间的局域表面等离子共振效应。葛根素的加入使传感膜上碳点的荧光信号发生猝灭,猝灭的程度和葛根素的含量在3.33×10-7~1.50×10-5 mol·L-1范围内呈现良好的线性关系,可建立荧光传感薄膜对葛根素的含量检测。线性回归方程为I₀/I=2.843×104c_Pue+1.068,相关系数r=0.9985 6,检出限QL=2.31×10-7 mol·L-1。相比于FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]₃/FCDs,增强荧光型传感膜明显提高了对葛根素的响应灵敏度,检测限降低近一个数量级。     

介孔组装体Alq3-MCM-41的光学性质

将有机发光小分子8-羟基喹啉铝(Alq₃)组装进介孔MCM-41中,采用XRD、IR、荧光光谱等测试方法对组装体Alq₃-MCM-41进行表征。XRD表明,Alq₃-MCM-41保持了有序的介孔骨架结构;IR谱图中,在波数1542 cm^-1处出现的特征吸收谱带表明组装体中Alq₃在孔道中与羟基成键;荧光光谱表明,组装体中MCM-41与Alq₃分子间发生了能量转移,从而使Alq₃-MCM-41具有优异的发光性能;荧光强度随组装量的增多而显著增强,这主要是由于在Alq₃-MCM-41中,MCM-41有序孔道的微环境使Alq₃分子分散性提高,减弱了Alq₃分子间的聚集或缔合现象,从而有效地提高了其发光强度。     

In, Al共掺杂ZnO纳米串光电探测器的组装与研究

用化学气相沉积法合成了高密度的In, Al共掺杂ZnO纳米串, 用合成出的纳米串组装成了光电探测器. 纳米串为六角纤锌矿结构, 平均长度大约为5 μ m. 研究了光电导的机制以及光电探测器的光电特性, 包括在暗环境及紫外照射下的伏安特性、光电响应率和光电响应时间. 结果表明, 器件存在内部增益机制, 光响应时间小于0.5 s, 衰减时间约为23 s, 可用于光电探测.     

光纤共焦扫描显微术用于光盘盘基预刻槽结构的检测

基于共焦扫描差分术,提出了检测不同表面反射率的物体表面表貌的方法,并提出了在光纤共焦扫描成像术中利用边缘判据进行边缘定位的极限尺度。上述思想用于检测光盘盘基预刻槽形结构,在建立的一套光纤共焦扫描成像装置上进行了光盘盘基预刻槽结构的检测,获得了槽宽、槽间距及槽深等实验数据,与槽标准参数相符。     

SPR生物传感器快速检测大肠杆菌O157:H7的研究

建立了一种基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)原理的生物传感器方法,实现了快速检测大肠杆菌O157:H7.研究选用BIACORE 3000系统及葡聚糖修饰的CM5芯片,先用EDC/NHS将芯片活化,然后抗体直接通过酰胺键固定在金表面,再用乙醇胺封闭,这样处理之后的芯片就可用于检测大肠杆菌O157:H7.利用NaOH溶液对芯片再生,实现对多个不同浓度样品检测,采用时间对响应单位(RU)记录数据.该法检测大肠杆菌O157:H7的检测限为3×105 CFU·mL-1,RU变化值和大肠杆菌O157:H7的浓度在一定范围内相关性良好,相关系数达到0.99.检测时间短,一个样品仅需5～7 min,再生效果好,芯片可重复使用50次以上.可快速、在线、稳定地检测大肠杆菌O157:H7,有望成为一种在线检测食品致病性微生物的有力手段.     

基于共焦法透镜中心厚度检测的光学系统设计

光学透镜的中心厚度是光学系统中的一个重要参数,其加工质量的好坏对光学系统的成像质量具有很大的影响。提出了一种基于共焦原理的非接触在线检测技术。系统的测量范围可达到9.8mm,测量精度可达到14.7μm。     

GSH诱导的金纳米棒自组装及汞离子检测

提出了一种基于金纳米棒自组装的促进和抑制检测汞离子的方法.在合适的实验条件下,当金纳米棒胶体溶液中加入还原性谷胱甘肽(GSH)时,金纳米棒因Au-S键的形成,通过氢键和静电相互作用发生头对头(End to End)的自组装.当以上体系中加入汞离子时,这种头对头的自组装会被打破,金纳米棒重新呈分散状态.这种方法的最低检测限为1nmol/L,检测范围为1nmol/L-100μmol/L.该汞离子检测方法特异性强、灵敏度高且检测的浓度范围比较大,有望广泛用于水环境中汞离子的检测.     

用于自然原子共振的应力量子调控自组装量子点 单光子源

针对量子存储应用中自组装量子点发射的光子与自然原子系综波长匹配难的问题,通过金-金热压键合技术将含有量子点的纳米薄膜与压电陶瓷进行集成,制作了应力调控的能量可调量子点单光子源,实验上分别实现了对可见光波段镓砷/铝镓砷量子点和近红外波段铟镓砷/镓砷量子点单光子量子比特在9.1meV和4.2meV范围内的宽谱调控.不仅如此,应用应力量子调控技术成功将镓砷/铝镓砷量子点的发光波长调节至铷-87自然原子的D2能级跃迁波长(780nm),以及将铟镓砷/镓砷量子点的发光波长调节至钒酸钇晶体中掺杂的钕离子的4I9/2→4 F3/2跃迁吸收峰共振(879.7nm).该结果为实现基于半导体量子点和自然原子系综的量子存储器提供了一种强有力的调控技术.     

SPR生物传感器快速检测大肠杆菌O157∶H7的研究

建立了一种基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)原理的生物传感器方法,实现了快速检测大肠杆菌O157∶H7。研究选用BIACORE 3000系统及葡聚糖修饰的CM5芯片,先用EDC/NHS将芯片活化,然后抗体直接通过酰胺键固定在金表面,再用乙醇胺封闭,这样处理之后的芯片就可用于检测大肠杆菌O157∶H7。利用NaOH溶液对芯片再生,实现对多个不同浓度样品检测,采用时间对响应单位(RU)记录数据。该法检测大肠杆菌O157∶H7的检测限为3×105CFU.mL-1,RU变化值和大肠杆菌O157∶H7的浓度在一定范围内相关性良好,相关系数达到0.99。检测时间短,一个样品仅需5~7 min,再生效果好,芯片可重复使用50次以上。可快速、在线、稳定地检测大肠杆菌O157∶H7,有望成为一种在线检测食品致病性微生物的有力手段。     

理综物理计算题模型与模块的拆分与组装

自2010年开始广东省实行“3+综合”方案以来,为了达到综合考查兼减负的目的,在高考理综物理计算题出题意图上已连续几年使用了“组合题”.所谓“组合题”是指一道物理题目由多个基本的物理过程或情景按现象发生的时间顺序拼合而成,这些过程或情景包含物理学中的基础知识模块和解题模型.在高三物理复习过程中要有针对性对这类计算题的拆分与组装进行有效的练习.     

一种用于现场快速检测的SERS基底的制备

利用化学自组装方法,首先在色谱玻璃小瓶的内壁吸附上一层PDDA阳离子聚电解质,然后通过静电吸附作用将带有负电荷的银纳米粒子组装到内壁;比较了不同色谱瓶作为吸附银纳米粒子的载体的优缺点;用紫外-可见吸收光谱监测吸附到玻璃瓶内壁的银纳米粒子的表面等离子体共振峰,跟踪银纳米粒子的组装情况;利用对-巯基苯胺作为探针分子研究了基底的表面增强拉曼散射(SERS)活性。结果表明：所制备的SERS小瓶基底具有良好的SERS活性,并且使用简单,保存时间长,适合SERS现场快速检测的需要。     

采用变焦液体透镜的共焦检测系统的设计与仿真

共焦显微技术越来越广泛地应用于微机电系统和半导体器件的三维轮廓测量。设计一种新型采用变焦透镜作为轴向扫描方式的共焦显微系统,利用变焦透镜的焦距变化来代替传统的轴向位移扫描。系统实现了无机械运动的轴向扫描,消除了传统共焦系统中由位移台移动带来的振动,不仅减小了系统的复杂度,而且降低了成本。进一步设计了基于位移台和变焦透镜的两种共焦检测系统,并且对其进行了仿真实验。实验结果表明:基于位移台和基于变焦透镜的共焦系统的聚焦成像和离焦成像结果类似,并且光强的轴向分布曲线也基本相同,表明此方法可行。     

并行共焦三维检测方法的理论分析

从一般共焦系统的原理出发,重点围绕并行共焦方法的三维检测,通过引用三维点扩散函数和矩阵形式,研究了并行共焦检测方法的理论问题,确立了点阵并行共焦检测方法的检测过程。其结果表明,并行共焦检测过程总的光场分布,是各条共焦检测光路的求和,且都符合两个点扩散函数相乘的共焦形式。     

用于自由曲面表面测量的激光差动共焦传感器

针对自由曲面测量问题,构建了一套高精度大量程激光差动共焦传感器。该传感器基于激光差动共焦原理,利用归一化单点定焦模型减小被测表面倾斜角度、反射率的影响,结合非等距分数阶累加预测算法预判焦点位置,实现快速跟踪定焦。将气浮导轨与PZT结合拓展轴向扫描范围。实验表明,该传感器轴向分辨力优于3nm,可测量表面倾斜角度达22°,轴向扫描范围达50mm,差动曲线的过零点标准偏差为5.7nm,有良好的重复性。该传感器为自由曲面的面型轮廓测量提供了一种新的方法。     

用于高能激光系统的共孔径光学装置设计

高能激光系统的主要工作方式是利用其精跟踪模块将发射激光传输聚焦至闭环跟踪条件下的目标上,使之受到毁伤或失效。为实现该工作方式,本文研究设计了一套共孔径光学收发装置。该装置的发射系统主要由离轴两反式主望远镜模块、伽利略透射式调焦望远镜模块和光束馈送模块共同组成二级扩束系统,接收系统主要由离轴两反式主望远镜模块、精跟踪成像模块和光束馈送模块共同组成长焦距光学系统,其中光束馈送模块由二向色镜、快速反射镜等光学元件组成。以非相干空间合束的基模高斯光作为激光光源,利用光学设计软件对该装置进行了优化设计。对于发射系统,获得了激光经过调焦望远镜模块不同的调焦量调制后,传输至0.5~5 km处的光斑分布情况,且激光波前像差RMS值均优于λ/20;对于接收系统,由各模块一同构成的成像光学系统的性能经优化后接近衍射极限,其中系统传递函数在70 lp/mm时大于0.6,最后通过样机实验也验证了设计的正确性。本文的设计和实验结果证实了该共孔径光学收发装置结构合理,性能可靠,满足高能激光系统的工程应用需求。     

花二酸酐与嘧啶衍生物的氢键组装(英文)

用半经验AM1方法对苝二酸酐与嘧啶衍生物的1∶1及1∶2氢键复合物进行理论研究,表明随着氢键数目增多,弱相互作用能变大,主体上的供电基和客体上的吸电基有利于氢键相互作用,氢键导致电子从主体流向客体。用INDO／SCI方法计算配合物的电子光谱,表明其长波吸收峰与主体相比发生兰移,各配合物的长波吸收峰位置相差不大,与实验一致。讨论吸收峰兰移的原因并对电子跃迁进行理论指认,同时得到了配合物的双质子转移势能曲线,给出了相对于N-H键的过渡态和活化能。