多环芳烃时间分辨荧光光谱特性研究

利用时间分辨荧光光谱技术,研究了菲、荧蒽、芴、蒽、芘等五种多环芳烃的荧光时间分辨发射光谱特性。以289 nm受激拉曼光作为激发光源,研究了289 nm激发光作用下五种多环芳烃的延时特性和门宽特性。并以多环芳烃随延时时间的荧光峰强度衰减关系曲线,得到菲、荧蒽、芴、芘的荧光寿命分别为37.0, 32.7, 10.9, 147.0 ns。不同荧光物质具有特定的荧光光谱特性,多环芳烃时间分辨荧光光谱特性的研究可以为复杂水体中不同种类多环芳烃的诊断提供依据。     

原油样品激光诱导荧光的时间分辨光谱特性研究

为探索激光诱导时间分辨荧光光谱技术应用于海洋悬浮溢油原位探测的可行性,对来自胜利油田六个不同井区不同密度的原油样品的时间分辨荧光光谱进行了探测分析。结果发现,各原油样品荧光发射的持续时间基本相同,从ICCD中数字延时发生器(DDG)的输入延时52 ns开始,到输入延时82 ns左右结束,各原油样品的荧光峰强度随时间变化曲线的半高宽约10 ns;不同原油样品的最强荧光峰位及其衰减寿命不尽相同,并且与样品密度有一定相关性,密度相近的原油具有相近的最强荧光峰位和相似的荧光寿命。对比六种原油样品的时间分辨荧光光谱发现,在荧光增强时,原油荧光光谱峰位不变,当荧光从最大强度开始衰减时,六种原油样品的荧光光谱峰位均出现了不同程度(17~30 nm)的红移现象,这一定程度上反映出原油中各荧光组分的荧光衰减速率存在差异,或者存在荧光组分之间的能量传递。所观测到的原油密度相关的时间分辨光谱信息和荧光峰红移现象可望成为水下悬浮溢油识别的有效特征之一。     

用稳态和时间分辨荧光光谱研究乙醇-水分子团簇的可能类型

研究了紫外光照射乙醇－水混合溶液的稳态和时间分辨荧光光谱.通过检测其荧光光谱和激发光谱,得到了稳态发射光谱的三个荧光峰,峰值分别位于290 nm、305 nm、330 nm,相应的最佳激励光分别为265 nm, 280 nm 和236 nm.在荧光光谱峰值波长处分别监测其荧光强度随时间的衰变过程,将获得的荧光衰减动力学曲线采用指数拟合并进行解卷积处理获得不同荧光光子的寿命值.乙醇－水溶液稳态光谱的特点和三个不同的荧光寿命都表明了溶液中含有三个不同的生色团,分析认为乙醇和水分子间通过氢键作用形成了不同结构的团簇分子.     

Fe~(3+)对石墨烯氧化物荧光淬灭机理的研究

采用改进的Humer法合成了石墨烯氧化物,利用搭建的时间分辨光谱探测系统详细探究了Fe~(3+)(浓度为0.5、1、2 mmol/L)对石墨烯氧化物荧光淬灭物理机制。稳态荧光发射光谱中,随着Fe~(3+)浓度的增加,石墨烯氧化物的荧光强度急剧减弱。时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱研究证实,加入不同浓度Fe~(3+)的GO其动力学衰减曲线基本没有任何变化。结果表明,Fe~(3+)对石墨烯氧化物的荧光淬灭主要是静态的荧光淬灭过程。     

基于超短脉冲的癌细胞荧光光谱

研究用于癌症诊断与治疗的光敏剂血卟啉(hematoporphyrin derivative,HPD)的超快光动力学过程。采用超短脉冲激光光谱技术和皮秒时间相关单光子计数系统,测量经血卟啉培养的活体癌细胞与正常细胞的荧光光谱、荧光寿命特性及荧光峰值强度随时间的变化,观测到:癌细胞样品在645nm处具有特征发射光谱峰;癌细胞与正常细胞样品荧光寿命的快成分分别为150,300ps;癌细胞与正常细胞的荧光峰值强度经12h分别衰减10%和55%。对测量所得的荧光光谱曲线及时间分辨荧光衰减曲线分析,计算出:在癌细胞内部血卟啉浓度增大了约2个数量级;癌细胞与正常细胞的荧光寿命分别为824,1798ps;血卟啉在癌细胞与正常细胞样品中滞留时间分别为17,6d。测量结果确认了荧光光谱技术诊断与治疗癌症的可行性,并对发展超短脉冲激光光谱技术早期诊断与治疗癌症具有重要的指导意义和临床应用价值。     

稀土夹心双酞菁铽的荧光特性研究

利用稳态荧光光谱和时间分辨光谱方法研究了稀土夹心双酞菁铽衍生物(TbPcPc^*)氯仿溶液的荧光特性,分析了激发波长、溶液浓度对荧光特性的影响。TbPcPc^*氯仿溶液在707nm处有一强的荧光发射峰,它对应于电子从激发态S₁向基态S₀的跃迁。当使用500nm的光激发时,电子吸收能量发生向激发态S₁的跃迁以及到更高能级的混合跃迁,当电子从这些能级再跃迁到基态时主要发射525,707nm的荧光。Tb-PcPc^*氯仿溶液在707nm处的荧光发射峰具有两个衰减过程,短寿命的衰减为分子单体所产生,而长寿命的衰减为聚集体所产生。随着浓度的降低,单体所占比例增加,其对应的寿命组分比例也相应的增加。     

色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱特征参量提取

氨基酸是维持生命活动的重要物质,而色氨酸和酪氨酸又是天然氨基酸中重要的发光组分,应用荧光光谱法对其进行测量和分辨具有重要的意义。文章用美国Pekin-Elmer LS55型荧光分光光度计,对色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱进行了测量。将测量的数据用激发-发射-荧光强度的三维坐标表示,得到三维荧光谱图,但色氨酸和酪氨酸存在共性峰,通过波峰位置简单地来辨别两种混叠的物质很有难度。以数理统计概念为基础,提取该三维荧光光谱的特征参数,得到两种物质荧光光谱中最相关的信息,可以解决两种物质光谱混叠的分辨问题。结果表明,色氨酸和酪氨酸的三维荧光光谱平均值、标准差、原点矩、混合中心矩等参数差值百分比分别为330.37%, 102.86%, 329.16%, 329.63%,区别较大;而边际分布、相关系数值差值百分比仅为10.61%和2.40%。因而平均值、标准差、原点矩、混合中心矩可作为敏感特征参数,用其分辨谱图混叠的色氨酸和酪氨酸是可行的。这种“数学预提取”的三维光谱分析法可以找出组分之间的敏感特征参量,能够取代传统的三维荧光光谱分析法。     

人工模拟捕光天线分子中超快能量转移的瞬态荧光测量

利用飞秒时间分辨瞬态荧光光谱仪测量苝四甲酰二亚胺三聚体内的超快荧光淬灭过程. 观察到因能量转移而导致的单体荧光的快速衰减,这一过程的时间常数约为0.82 ps.     

基于猝灭荧光素的一种TCSPC仪器响应函数测量方法

根据荧光物质的动态猝灭作用原理,将碘化钠饱和水溶液与碱性荧光素水溶液按照特定的比例混合,利用时间分辨设备测量猝灭后的荧光素荧光寿命。实验观察到随着碘化钠饱和溶液浓度的增加,测量得到的荧光寿命逐步从4 ns减小至24 ps左右。如将猝灭荧光素作为仪器响应函数的标准样品,与通常作为标准样品的二氧化硅纳米颗粒悬浮液进行对比,实验结果显示两者非常吻合,表明猝灭荧光素可以作为荧光衰减测试中的标准样品,进一步研究发现这种新的标准样品一方面避免了传统测量手段中需要在不同探测波长反复测量仪器时间响应函数的问题,更有效地减小了实验中颜色效应造成的实验误差。有望在时间分辨荧光光谱和荧光寿命成像等研究中得到应用。     

单壁碳纳米管吸附联苯类有机物的荧光光谱分析

利用芳香族化合物对单壁碳纳米管进行了化学修饰,并利用荧光光谱以及时间分辨光谱对修饰后的单壁碳纳米管进行了表征分析.实验发现吸附对三联苯后有1个荧光峰位置发生了蓝移,这说明吸附过程使对三联苯的一些能级分布发生了变化.测量吸附前后对三联苯和蒽甲醇的荧光寿命,发现吸附后的荧光衰减曲线下降趋势更加明显,对曲线进行多指数拟合得出的荧光寿命及其数目发生了变化,分析了可能导致该现象的原因.     

基于SERS与PCA-SLR实现乙基对氧磷定量检测

利用表面增强拉曼光谱(SERS),结合主成分分析(PCA)与分段线性回归(SLR)算法实现乙基对氧磷的定量检测。首先采集820～1 630 cm-1乙基对氧磷溶液SERS,并对820～1 630 cm-1(全范围)与845～875 cm-1(特征范围)光谱分别进行标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、一阶导数绝对值、二阶导数等预处理;然后经PCA降维后利用SLR建立乙基对氧磷溶液浓度预测模型。通过对比不同模型的预测准确度,发现特征范围光谱采用MSC预处理后所建立的模型为最优,总体预测均方误差值(RMSEP)为0.33,满足乙基对氧磷定量检测的需要。     

Native Fluorescence and Time Resolved Fluorescence Spectroscopic Characterization of Normal and Malignant Oral Tissues Under UV Excitation—an In Vitro Study

The present work aims to investigates the native fluorescence and time resolved fluorescence spectroscopic characterization of oral tissues under UV excitation. The fluorescence emission spectra of oral tissues at 280 nm excitation were obtained. From the spectra, it was observed that the alteration in the biochemical and morphological changes present in tissues. Subsequently, the Full width at Half Maximum (FWHM) of every individual spectra of 20 normal and 40 malignant subjects were calculated. The student’s t-test analysis reveals that the data were statistically significant (p?=?0.001). The fluorescence excitation spectra at 350 nm emission of malignant tissues confirms the alteration in protein fluorescence with respect to normal counterpart. To quantify the observed spectral differences, the two ratio variables R₁?=?I₂₇₅/I₃₁₀ and R₂?=?I₃₁₀/I₃₂₈ were introduced in the excitation spectra. Among them, the Linear Discriminant Analysis (LDA) of R₁ reveals better classification with 86.4 % specificity and 82.5 % sensitivity. The fluorescence decay kinetics of oral tissues was obtained at 350 nm emission and it was found that the decay kinetics was triple exponential. Then the ROC analysis of fractional amplitudes and component lifetime reveals that the average lifetime shows 77 % sensitivity and 70 % specificity with the cut off value 4.85 ns. Briefly, the average lifetime exhibits better statistical significance when compared to fractional amplitudes and component lifetimes.     

丁香对低密度脂蛋白氧化过程中荧光特性变化的影响

低密度脂蛋白(LDL)氧化修饰是导致动脉粥样硬化(AS)的关键因素,LDL在氧化修饰过程中荧光特性会发生一系列改变。为评价丁香对LDL氧化过程中荧光的抑制效果,采用传统荧光及三维荧光等高线光谱研究丁香对LDL氧化修饰过程中荧光特性的影响。结果显示： LDL氧化孵育荧光特性的最佳测定时间为48 h;丁香粗提物对LDL氧化修饰过程中色氨酸(Trp)荧光猝灭、荧光发色团红移、氧化产生的活性醛修饰apoB 100所含赖氨酸(Lys)残基变化、荧光物质和脂褐素产生及三维荧光的变化均具有较好的抑制作用,且抑制作用与粗提物浓度成正相关。在此基础上进一步发现,丁香各极性成分(正己烷相(丁香精油)、乙酸乙酯相、正丁醇相及水相)对LDL氧化修饰过程荧光特征的变化影响不一。其中,正己烷相对Trp荧光猝灭、荧光发色团红移及三维荧光变化的抑制作用最强,而乙酸乙酯相抑制活性醛修饰Lys残基、荧光物质和脂褐素的产生效果最好。结果表明,丁香对LDL氧化修饰过程中荧光特性的变化具有较好的抑制作用,抑制作用的主要物质集中在正己烷相和乙酸乙酯相。该研究为后续丁香组成分析及其功能食品研发提供参考。     

异丙醇-水配合液的荧光偏振和时间分辨特性

研究了紫外光照射下异丙醇-水配合液的偏振荧光光谱,以及不同荧光峰处光子强度随时间的衰变过程,计算了偏振度并讨论了其偏振特性,测试了不同峰位对应的荧光寿命并分析了其荧光发射特性.结果表明,异丙醇-水配合液在紫外光激励下发射的荧光为具有确定分子取向的部分偏振光,偏振度和各向异性度分别为0.542和0.441.在波长为220...     

乙酸乙酯合成反应的实时在线拉曼光谱测量

本文报道一种用于在线拉光谱测量的技术。可以在工业生产过程中对产品的成分和工作条件进行实时的监测,在本实验中,用我们自己研制的光纤探头,配合现有的拉曼光谱装置对合成乙酸乙酯的化学反应过程进行了实时跟踪测量。得到了反应过程中乙醇-,乙酸和乙酸乙酯的拉曼光谱,从谱图分析了它们的特征峰与时间的关系,从而可由这些结果确定在此实验条件下反应物与生成物的浓度随时间的变化,进而可确定反应过程完成的时间。     

乙醇水溶液荧光发射的时域和频域特性研究

针对乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量进行了研究,得出了该溶液发射荧光光子的时域和频域特征参量。发射光谱和激发光谱表明乙醇水溶液中含有三个结构不同的发光物质,其发射峰分别位于290 nm,305 nm和330 nm处,与其相对应的最佳吸收峰为265 nm,280 nm和236 nm。荧光强度随溶液中乙醇与水体积混合比的变化规律也证实了三种不同发光结构的存在。在荧光光谱峰值波长处分别监测其荧光强度随时间的衰变过程,将获得的荧光衰减动力学曲线采用指数方法拟合并进行解卷积处理,测试的荧光寿命分别对应8 ns,12 ns,25 ns。结合乙醇水溶液荧光发射的四个特征参量可以看出:乙醇分子和水分子发生团簇作用形成了三个新的分子结构从而可发射具有不同能量的荧光光子。该研究结果能为乙醇水分子的团簇结构研究提供参考。     

Solvent Effects on the Spectroscopic Properties of Styrylquinolinium Dyes Series

The study on the relationship between the structure and spectroscopic properties of styrylquinolinium dyes were carried out by measuring the electronic visible absorption, steady-state and time-resolved fluorescence spectra of quinoline based hemicyanine dyes. The influence of the solvent on absorption and emission spectra and the solvatochromic properties, observed for both ground and first excited states, for all the dyes were applied for the evaluation of their excited state dipole moments. The ground state dipole moments of dyes under the study were established by applying ab initio calculations. The measured, using solvatochromic methods, excited state dipole moments of tested hemicyanines are in the range from 5.38 to 18.90 D and the change in the dipole moments caused by excitation were found to differ from 1.88 to 6.64 D. It was observed that for all tested dyes the dipole moments of the excited states were higher than those of a ground states. The fluorescence lifetime measurements with picosecond resolution was performed for entire series of hemicyanine dyes possessing different dialkylamino groups attached to the phenyl ring. The average lifetimes of the dye fluorescence, determined from the measured data by multi-order exponential decay curve fitting, were in the range from about 120 to 1200 ps at the fluorescence peak wavelength. The fluorescence lifetime measurements were performed for dyes in ethyl acetate solutions. The time-resolved fluorescence spectra measurements allowed to propose the mechanism of the dyes excited states deactivation.     

基于光谱学技术对丁香油与乙酸乙酯相抑LDL非酶糖基化、氧化修饰能力的比较

低密度脂蛋白(LDL)非酶糖基化和氧化修饰均是导致动脉粥样硬化(AS)的关键因素。前人发现,丁香可有效抑制牛血清白蛋白(BSA)、高密度脂蛋白(HDL)糖基化修饰,丁香乙酸乙酯相(EAEC)和丁香油(CBO)均具有很强的抗氧化活性。为了确定丁香抑制LDL糖基化及氧化所对应的最有效成分,在前人研究基础上采用光谱学技术对EAEC和CBO抑制LDL糖基化及氧化功能进行了比较。首先建立LDL-葡萄糖糖基化孵育体系,通过测定糖基化早期、中期和末期产物及三维荧光光谱的变化比较CBO和EAEC抑制LDL糖基化修饰的效果。其次,建立LDL-CuSO₄氧化孵育体系,通过测定荧光指标和三维荧光光谱、紫外可见波长扫描来比较两者抑制LDL氧化修饰效果。结果发现,EAEC和CBO对LDL糖基化修饰过程中产生的早期产物(Amadori产物)、中期产物(二羰基化合物)及终末期产物(戊糖素和AGEs)均具有很强的抑制效果,且EAEC的抑制效果均强于CBO;三维荧光光谱表征得到相同的结果。在LDL氧化修饰比较中,CBO对色氨酸(Trp)荧光猝灭、总荧光产物及脂褐素的生成、赖氨酸(Lys)修饰的抑制效果均显著强于非油成分的EAEC;三维荧光光谱表征也得到相同的结果;紫外、可见全波长扫描反映CBO比EAEC对共轭二烯(CD)生成及光谱红移的抑制效果更强。研究结果为后续锁定重点成分分离、纯化及研发丁香抗LDL糖基化及氧化功能食品提供参考。     

荧光光谱技术的交趾黄檀和奥氏黄檀树种识别新方法

自然界植物物种中存在小分子有机化合物的荧光特征信息用于识别其身份具有潜在的应用价值。目前,基于木材解剖学特征的交趾黄檀和奥氏黄檀木材树种鉴定存在一定的局限性。该研究从荧光特征出发探索两个红木树种的识别新方法。分别对5组交趾黄檀和5组奥氏黄檀木材样品中的荧光物质进行完整提取,通过荧光照片、二维荧光谱图、三维荧光谱图对两个红木样品存在的荧光物质种类和数量进行了确认。荧光照片结果显示交趾黄檀和奥氏黄檀均呈现明显的荧光特征且随着存贮时间的变化荧光物质能够稳定存在;二维荧光谱图和三维荧光谱图更加详细地展示了两个树种各自的荧光特征,结果显示交趾黄檀提取液含有一种荧光物质,该物质的最大激发波长为297 nm,最大荧光发射波长为327 nm;奥氏黄檀提取液的荧光谱图呈现两个最大激发和两个最大发射,最大激发波长分别为317和333 nm,最大荧光发射波长分别为342和358 nm,表明奥氏黄檀提取液中包含两种荧光物质或者存在一种含两种荧光团的荧光物质。另外,不同来源的两个红木试样存在的荧光物质数量和特征各自具有明显的一致性,且两种树种之间存在明显的区别,表明荧光特征能够用于它们身份的识别。此外,该研究构建了交趾黄檀和奥氏黄檀两个红木树种的荧光物质提取方法,交趾黄檀荧光物质的最佳提取试剂为乙腈,体积比为10∶1的乙酸乙酯和乙腈混合试剂更加适用于奥氏黄檀,且两种荧光物质的提取均在12 h内达到稳定。研究结果表明荧光光谱技术能够用于交趾黄檀和奥氏黄檀的识别与鉴定,该方法在红木树种的鉴定具有十分重要的应用价值。