取代铁卟啉的拉曼及红外光谱分析

合成了系列取代铁卟啉化合物,研究了拉曼光谱及红外光谱.对二价铁卟啉RTPPFe(Ⅱ)和三价铁卟啉RTPPFeCl(Ⅲ)的红外光谱和拉曼光谱进行了对比分析,结果表明,二价铁卟啉在常温下是不稳定的,通常在其轴向位置上吸附氧分子而形成铁卟啉的超氧化物RTPPFe-O2,其稳定的立体构型为end-on式结构.采用量化软件对化合物的分子结构进行了模拟,得出了其分子结构参数,并结合化合物的红外及拉曼光谱,研究了分子结构对波谱位移的影响.不同结构的二价铁卟啉RTPPFe-O2拉曼及红外吸收峰的位置发生了不同程度的位移,其位移情况与分子的扭曲程度有关.即RTPPFe-O2的Fe-O2特征拉曼吸收峰以及红外特征吸收峰(Fe-O)的位置随着Fe-O-O角的增大而向高波数移动.     

二维相关红外光谱法研究BMTPF分子光化学反应历程

利用二维相关红外光谱方法首次研究了1,2-二(2’,5’-二甲基-3’-噻吩)-全氟环戊烯(简称BMTPF)在紫外光照引发下发生光化学闭环反应的历程。BMTPF分子的一维红外谱图难以直观反映分子结构的变化情况;而二维相关分析结果清楚地表明:在紫外光照射下,BMTPF开环态分子中噻吩环的芳香性首先减弱,然后才是平面闭环态产物分子的形成。另外,在一维红外谱图中无法分辨的不同取代位置的甲基,在二维相关谱图中,可以清楚地区分开来。与激光光解方法相比,二维相关红外光谱是一种简便而有效的研究手段。     

固/液界面原位红外显微镜和步进扫描时间分辨FTIR反射光谱及其在纳米材料科学中的应用

结合红外显微镜和步进扫描FTIR光谱仪 ,发展了固 /液界面电化学原位显微镜红外反射光谱和步进扫描快速时间分辨FTIR反射光谱 ,并应用于纳米材料特殊性能和电化学反应动力学的研究。研制纳米结构Pt微电极 ,获得CO吸附的红外特征随纳米结构和纳米尺度变化的原位显微镜红外谱图。利用纳米结构Pt微电极的异常红外效应 ,显著提高电化学原位红外反射光谱的灵敏度 ,获得分辨率达 5 0 μs的步进扫描时间分辨光谱。不仅发展了固 /液界面显微镜原位红外反射光谱新方法 ,并且拓展了电化学原位红外反射光谱在纳米材料科学研究中的应用。     

罗丹明101染料的光谱特性研究

观测了罗丹明101染料在甲醇和酸性甲醇溶液巾的稳态吸收、稳态荧光和时间分辨荧光光谱,得到了吸收与荧光光谱的特征信息以及荧光寿命;通过拉曼光谱、红外光谱和密度泛函理论计算,对罗丹明101染料分子的振动模式进行了指认.研究结果全面系统地表征了罗丹明101染料的光谱特征以及分子结构和振动信息,为罗丹明101染料在染料敏化太阳能电池和生物荧光标记等方面的应用研究提供了依据.     

LAP及DLAP单晶的晶格振动光谱

本文对新型有机光学非线性晶体LAP的晶格振动进行了群论分析.并记录了各种几何配置下LAP单晶及其氘化物DLAP单晶在50～3700cm~(-1)范围的偏振喇曼光谱及偏振红外反射光谱.对谱图进行了识别.对LAP和DLAP单晶中NH_3~+,PO_4~(3-),COO~-基团的内振动进行了比较.实验结果表明DLAP单晶和LAP单晶具有相同的对称性.氘化使晶体的通光范围向红外方向扩展.     

集成光谱学和显微学技术的多域高分辨表征平台

本文研究了最近建立的集成光谱学和显微学技术的多域(能量、空间、时间)高分辨表征平台. 它提供了一种前所未有的方式来分析材料的光谱(能量)在时间域和空间域方面的演变. 展示了在此多域分辨平台上所采集的几种实验结果,其中包括原位拉曼成像(高分辨率拉曼、偏振拉曼、低波数拉曼)、时间分辨光致发光成像和光电性能成像等等. 新建立的多域高分辨表征平台将在材料科学的光化学领域发挥重要的作用.     

(Fe,N)共掺杂TiO2红外光谱的电负性原理研究

采用电负性原理,构建合理的红外光谱模型,对TiO2红外光谱的振动频率与元素电负性之间的各种经验关系进行探究.采用溶胶-凝胶法制备(Fe,N)共掺杂TiO2,利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的物相和红外光谱进行了表征.XRD物相分析表明当煅烧温度为600 ℃时,TiO2样品中的无定形结构己基本转化为锐钛矿型结构.随着煅烧温度升高,TiO2的X射线衍射峰逐渐由宽变窄,衍射强度由弱变强.当煅烧温度为700 ℃时,锐钛矿型的衍射峰基本消失,取而代之的是金红石相的衍射峰,但TiO2的主晶相并没有发生改变.红外光谱分析表明(Fe,N)共掺杂TiO2在650~500 cm-1区间有一个较宽的吸收峰.电负性模拟计算了(Fe,N)共掺杂TiO2红外光谱的伸缩振动频率,获得了Fe、N掺杂的位置、分子结构和键价特征:首先计算出约化质量μ,然后按照经典力学伸缩力常数k与频率V之间满足的关系,结合力常数与电负性关系、键级的计算方法,计算了基本单元都是氧八面体的掺杂金红石、锐钛矿TiO2的分子振动频率.结果表明:通过电负性理论计算的(Fe,N)共掺杂的TiO2的红外光谱与实验测量的红外光谱的伸缩振动频率比较吻合.     

离子束注入胸腺嘧啶的紫外、红外效应研究

本文中我们利用紫外、红外光谱等分析手段获取低能离子束生物诱变的信息。发现用30 ke V低能氮离子和氩离子在 0 - 2× 1 0 16 ions/cm2注入剂量范围内注入胸腺嘧啶 ,其残存率随剂量的变化趋势均出现了不同于γ射线等辐照时的线性或肩型曲线 ,而呈现一种新的变化趋势——“马鞍型”曲线 ,表明参与结构的质量沉积不足以解释“马鞍型”曲线。红外光谱的分析结果表明在离子束注入过程中胸腺嘧啶分子确实存在结构上的修复。研究结果表明紫外、红外光谱可以给出离子束注入前后生物分子结构突变或重组、分子结构突变与注入剂量的关系以及分子的修复等信息。     

二羰基茂铁二聚体光反应产物的二维红外光谱

利用二维红外光谱研究了二羰基茂铁二聚体([CpFe(CO)₂]₂)在非极性溶剂CCl4中的平衡态光反应产物．时间分辨的二维红外光谱结果证实了一种可能的可见光驱动的光反应路径,其光反应产物为CpFe(CO)₂Cl,存在两个相互耦合的羰基基团,即对称和反对称羰基伸缩振动．这是主要的光产物,其光反应路径包括自由基形成以及氯加成过程．量化计算支持上述实验结果,结果表明,二维红外光谱方法可用来原位地检测凝聚相反应的化学物种的结构及其动力学     

热诱导β晶状体蛋白去折叠及寡聚体解聚过程的脉冲升温时间分辨红外光谱

通过变温傅里叶变换红外光谱和脉冲升温时间分辨红外光谱,系统地研究了β晶状体蛋白不同二级结构的热稳定性,以及热诱导β晶状体蛋白去折叠的动力学过程．结果表明,β晶状体蛋白N端的β反平行折叠热稳定性最低(转变的中点温度为36.0±2.1 oC),该结构的破坏导致了一种富含无规卷曲结构的β晶状体蛋白中间体形成, 认为该中间体可能由β晶状体寡聚体解聚后形成的单体,单体形成的中点温度为40.4±7 πC．β晶状体蛋白全局去折叠引发蛋白变性聚集的转变的中点温度为72.4±0.2 oC．脉冲升温时间分辨红外光谱进一步揭示出β晶状体蛋白的热诱导去折叠开始于N端的β反平行折叠结构,该结构去折叠所需时间约为50 ns     

Ultrafast electron spin dynamics in bulk CdTe investigated by femtosecond pump-probe reflection spectroscopy

The transient spin polarization dynamics in bulk cadmium telluride (CdTe) at 70 K is investigated by the circularly polarized pump-probe reflection technique. A general expression is derived from the rate equations of a two-level system with small signal approximation to describe the light-helicity-dependent reflection spectrum. The initial degree of electron spin polarization in the excited state and the electron spin relaxation time in bulk CdTe at low temperature with different carrier density are analyzed according to this model. Our experimental results reveal that the D?yakonov–Perel? mechanism based on a fully microscopic kinetic spin Bloch equation (microscopic KSBE) approach dominates in the electron spin relaxation process in bulk CdTe crystal.     

Microscopic origin of the giant ferroelectric polarization in tetragonal-like BiFeO(3)

We report direct experimental evidence for a room-temperature, ～130 μC/cm(2) ferroelectric polarization from the tetragonal-like BiFeO(3) phase. The physical origin of this remarkable enhancement of ferroelectric polarization has been investigated by a combination of x-ray absorption spectroscopy, scanning transmission electron microscopy, and first principles calculations. A large strain-induced Fe-ion displacement relative to the oxygen octahedra, combined with the contribution of Bi 6s lone pair electrons, is the mechanism driving the large ferroelectric polarization in this tetragonal-like phase.     

Investigation of the fractal features of the polarization reversal processes in ferroelectric crystals under injection conditions

The features of polarization reversal processes of ferroelectric crystals are analyzed under the condition that electron beams of a scanning electron microscope are injected into the subsurface layer of a sample. The proposed mathematical model describes the dynamics of the polarization switching of a ferroelectric crystal using the injection contact technique. The simulation relies on the basic principles of scale invariance in domain structure evolution. The polarization switching current of ferroelectric crystals is investigated as the dynamic characteristic of a finite medium exhibiting fractal behavior. The application of fractal and multifractal analysis of a time series enables us to calculate the fractal dimension of the polarization reversal process under injection conditions.     

Fluorescence from Diffusing Single Molecules Illuminates Biomolecular Structure and Dynamics

This review provides an account of single-molecule fluorescence methodologies for freely diffusing molecules applied to a diverse array of biological problems pertaining to biomolecular folding and assembly. We describe the principles of confocal fluorescence microscopy to detect and analyze fluorescence bursts from diffusing single molecules. These methods including single-molecule fluorescence resonance energy transfer, coincidence, correlations and polarization offer a powerful means to uncover hidden information about conformational sub-populations and interconversion dynamics of biomolecular systems in a wide range of timescales. We offer several key examples to illustrate how these methodologies have been extremely useful in teasing out structural and dynamical aspects of many important biomolecular systems.     

非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

电阻式核磁共振测量的最新进展

电阻式核磁共振(RDNMR)测量是1988年由德国马普所的von Klitzing研究小组针对GaAs二维电子气中少量核自旋的探测而提出的一种具有超高灵敏度的实验技术. 目前, RDNMR已经成为研究单层或双层GaAs二维电子气核自旋和电子自旋特性的重要手段. 由于为实现电阻式核磁共振测量所建立的动态核极化方法强烈依赖于GaAs特有的材料属性, 至今这一技术一直没有扩展应用到其他半导体低维系统中. 最近,本研究小组发展了一种动态核极化新方法,成功实现了对典型窄带半导体锑化铟(InSb) 二维电子气的电阻式核磁共振测量.本文在介绍电阻式核磁共振测量工作原理及已建立的典型动态核极化方法的基础上,着重讨论所提出的动态核极化新方法的机理、 实验结果以及对今后研究的展望.     

本征GaAs中电子自旋极化的能量演化研究

采用时间分辨圆偏振光抽运-探测光谱,研究9.6 K温度下本征GaAs中电子自旋相干弛豫动力学,发现反映电子自旋相干的吸收量子拍的振幅随光子能量的增加呈非单调性变化.考虑自旋极化依赖的带填充效应和带隙重整化效应,发展了圆偏振光抽运-探测光谱的理论模型.该模型表明量子拍的振幅依赖于所探测能级的电子初始自旋极化度,自旋探测灵敏度以及带填充因子,三者的乘积导致了量子拍振幅的非单调变化,与实验结果一致.给出了能级分裂的二能级系统中电子自旋极化度定义.发现在高能级上可以获得100%的初始电子自旋极化度. 关键词： 圆偏振光抽运-探测光谱 吸收量子拍 电子自旋极化度 GaAs     

Growth of manganese silicide films by co-deposition of Mn and Si on Si(1 1 1): A spectroscopic and morphological investigation

MnSi is a ferromagnetic compound with a Curie temperature of 29 K. Recent theoretical studies predict that 2 ML of MnSi epitaxially grown on Si show a ferromagnetic metallic ground state with spin polarization of about 50%. This would allow the development of spintronic devices based on the injection of spin-polarized current from a ferromagnetic metal into a semiconductor.In this context the possibility of growing in situ MnSi on the Si(1 1 1) surface has been explored. Thermal reaction, crystalline structure and electronic properties of the grown films have been studied in situ by photoemission spectroscopy (PES), X-ray absorption spectroscopy (XAS), and low energy electron diffraction (LEED). Depositing a thin film of Mn on Si(1 1 1) the formation of ordered islands (with dimensions dependent on the amount of deposited Mn) is driven by annealing at selected temperatures, as already observed. Our preliminary studies show that by simultaneously depositing Mn and Si in 1:1 stoichiometry on Si(1 1 1) a large improvement in the homogeneity of the MnSi films is achieved.     

激光光解自由基的TR-ESR研究

时间分辨电子自旋共振（TR-ESR）技术是探测和鉴定光化学反应过程中顺磁性中间体的强有力工具,利用TR-ESR技术观察到的化学诱导动态电子极化 (CIDEP) 可以为我们提供丰富的光化学反应机理、反应动力学等信息. 该文较为详细地介绍了CIDEP的4种机理和自行研制的一种零差拍平衡混频的时间分辨ESR波谱仪,总结了TR-ESR技术在光解自由基反应方面的应用.     

Analysis of polarization switching in ferroelectric crystals in the injection mode

We report on the results of experiments on polarization switching in a ferroelectric TGS crystal during injection of electron beams from a scanning electron microscope under a surface layer. A series of models reflecting the polarization switching dynamics of a ferroelectric crystal under the action of an injected charge is constructed. The implementation of these models is based on the principles of evolution of domain structures taking into account analysis of possible polarization switching mechanisms for ferroelectric samples. A mathematical model developed using these principles demonstrates qualitative similarity of model current pulses and those obtained experimentally in the injection mode.