飞秒相干光场激发固体样品的线性与上转换荧光光谱研究

用可变延时的双光束激光激发固态样品,同时测量样品的线性荧光和上转换荧光强度.理论上用Bloch方程描述了激发态吸收上转换过程,通过数量方法解Bloch方程,得到了与激发态吸收过程相关的各能级粒子数布居随时间的变化关系,计算出荧光强度,得到有一定延时的两束光的相干光谱,相干光谱的计算结果和实验结果一致。     

Pressure Effect on Solvation Dynamics and Rotational Dynamics in Solution

Effects of pressure on solvation dynamics and rotational dynamics in solution were studied by picosecond time-dependent fluorescence Stokes shift (TDFSS) and picosecond time-dependent fluorescence rotational depolarization (TDFRD). The fluorescence lifetimes of solute probes, coumarin 153 and p -terphenyl, in various solvents were measured at high pressures by time-correlated single photon counting (TCSPC) technique with time resolution of 20-30 ps.     

褪黑素对绿豆在增强UV-B辐射下的防护作用

研究了外源褪黑素对于绿豆幼苗在增强UV-B辐射下叶片内丙二醛含量、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶酶活的影响.实验结果表明,增强UV-B辐射对绿豆产生了氧化胁迫,使其叶片内的丙二醛含量升高,引起抗氧化酶包括过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶酶活提高.而外源褪黑素和UV-B辐射复合处理可以显著地降低绿豆叶片内的丙二醛含量、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶酶活.褪黑素单独处理绿豆使各项指标与对照无显著差异.表明在植物体内,褪黑素是一种保护性抗氧化剂,加入一定浓度的外源褪黑素可以减缓UV-B辐射引起绿豆的氧化胁迫.     

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.     

Ab-initio electronic and optical properties of low dimensional systems: From single particle to many-body approaches

Low dimensional systems, such as nanodots, nanotubes, nanowires, have attracted great interest in the last years, due to their possible application in nanodevices. It is hence very important to describe accurately their electronic and optical properties within highly reliable and efficient ab-initio approaches. Density functional theory (DFT) has become in the last 20 years the standard technique for studying the ground-state properties, but this method often shows significant deviations from the experiment when electronic excited states are involved. The use of many-body Green’s functions theory, with DFT calculations taken as the zero order approximation, is today the state-of-the-art technique for obtaining quasi-particle excitation energies and optical spectra. In this paper we will present the current status of this theoretical and computational approach, showing results for different kinds of low dimensional systems.     

Analysis of Upconversion Fluorescence Dynamics in NaYF4 Codoped with Er3+ and Yb3+

The efficiency of upconversion fluorescence for Er³⁺ and Yb³⁺ codoped into NaYF₄ powder crystals is investigated. The dependence of Er³⁺ green (540 nm) and red (660 nm) upconversion fluorescence intensities on laser excitation intensity and the ratio of the green and red fluorescence intensities respectively under 355‐nm and 936‐nm excitations have been measured and analyzed in terms of radiative and nonradiative relaxation mechanisms. It is shown that the intensity of both the green and red upconversion fluorescence bands is affected at high pumping intensities by a low‐lying state acting as a bottleneck, with the red fluorescence less affected than the green. In addition to two‐photon, two‐step excitation and energy transfer processes, nonlinear optical coupling mechanisms of avalanche processes appear responsible for reducing the bottleneck saturation of the red upconversion fluorescence.     

荧光光谱法研究盐酸胍浓度不同时变性胰蛋白酶的构象变化

蛋白变性过程中间体的存在是蛋白变性及复性动力学研究中不可缺少的证据。以胰蛋白酶为模型蛋白 ,用荧光光谱法系统地研究了在不同浓度变性剂盐酸胍存在时胰蛋白酶构象的变化 ,并与活性数据进行了对比。发现胰蛋白酶荧光光谱发射波长随变性剂盐酸胍浓度增大而逐渐增大 ,并且当盐酸胍浓度达到 2mol·L- 1 时胰蛋白酶的最大发射波长达到最大值 ,其后随盐酸胍浓度的增大最大发射波长反而逐渐减小 ,当盐酸胍浓度大于 3mol·L- 1 呈现不变的趋势。也就是说 ,在低浓度变性剂环境下 ,胰蛋白酶存在着一个与天然态和完全变性态的分子构象都不同的中间体状态 ,这个中间体状态的荧光发射波长最大 ,荧光发射强度也最大 ,而以此状态为复性起点 ,最终得到的复性产率也最低。对此原因从分子结构的基础上进行了探讨。     

荧光法研究空气等离子体膨胀动力学过程

基于等离子体荧光法研究了Nd∶YAG纳秒1 064 nm激光脉冲诱导击穿空气等离子体的膨胀动力学过程,用ICCD相机捕获了不同激光脉冲能量诱导的空气等离子体随时间演化图像,给出激光能量100,150,200,300 mJ时击穿空气产生的空气等离子体波阵面前沿的膨胀距离,推演出空气等离子体的扩展速度。实验结果表明等离子体发光区域主要分布在等离子体膨胀区域,等离子体荧光强度随时间增加变强然后渐渐变弱,膨胀区域逐渐增大,在300 mJ,22 ns膨胀距离最大达到3.76 mm,等离子体扩展速度在膨胀初期达到105 m·s-1量级,在膨胀16 ns内迅速衰减,随后趋于平缓。激光脉冲能量越大,引起空气击穿的时刻靠近高斯激光脉冲上升阶段。     

三种常见农药荧光光谱的量子化学研究

扑海因、啶虫脒和西维因是几种较为常用的农药分子。文章对此三种化合物分子的荧光光谱进行了理论研究。在B3LYP/6-31G水平下优化了这三种化合物的几何构型。在振动分析中,均未出现虚频率。基于此,在B3LYP/6-31+G的水平下计算了该类化合物的荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。此外,作者还发现扑海因分子中形成了分子内氢键,但是不太稳定,其键长为0.234 8 nm左右。     

钾分子2~3Π_g→a~3Σ_u~＋辐射跃迁的荧光寿命测量

本文介绍了用Ｂｏｘｃａｒ测量分子激发态荧光寿命的方法，测量了钾分子２３ΠΣ→ａ３Σｕ＋辐射跃迁的寿命，计算机模拟的结果与实验基本符合。     

三种酚类化合物的三维荧光光谱特性研究

三维荧光光谱技术通过在不同激发波长下扫描发射光谱获得荧光强度变化信息,由于其灵敏度高,选择性好,被广泛用于环境中污染物的监测。利用该方法研究3种酚类化合物的荧光光谱特性,在激发波长为240～360 nm,发射波长为260～500 nm范围内,确定了苯酚、间甲酚和麝香草酚的荧光峰位置分别为272/300,274/300和276/304 nm。由于3种酚类物质为同系物,结构相似,因此得到的激发光谱和发射光谱在形状上极为相似。工作液浓度在0.02～1.0 mg·L-1范围内,3种酚类物质的浓度与荧光强度之间均呈现较好的线性关系,且检出限达到1 μg·L-1。实验结果表明,用三维荧光光谱法可对3种酚类化合物进行定性和定量分析。     

三种黄酮类化合物荧光光谱的量子化学研究

采用量子化学半经验方法PM3对三种黄酮类化合物的荧光光谱进行了理论研究。对各化合物优化后的构型作了振动分析,均未出现虚频率。在此基础上,采用单激发组态相互作用方法(CIS)计算荧光光谱,所有计算结果与实验值基本吻合。     

三种农药荧光光谱的量子化学研究

对异丙威、速灭威和抗蚜威三种常用的氨基甲酸酯类农药的荧光光谱进行了理论研究。采用密度泛函(DFT)方法,在 B3LYP/6-31G 水平下,对化合物的几何构型进行了全参数优化。经振动分析,均未出现虚频率,说明优化所得到的构型是势能面上的稳定点。在此基础上,采用组态相互作用(CI)方法在溶剂化效应PCM模型下计算了荧光光谱,所得结果与实验值基本吻合。计算结果表明：三种农药分子具有较强的共面性,为超共轭体系。随着供电子基团的加入,荧光光谱的波长增长,谱线发生红移。此外,取代烷基的加入对分子的荧光光谱影响较小,而胺基的加入对分子荧光光谱影响较大。     

First-principles optical properties of silicon and germanium nanowires

In this work we study the optical properties of hydrogen-passivated, free-standing silicon and germanium nanowires, oriented along the [1 0 0], [1 1 0], [1 1 1] directions with diameters up to about 1.5 nm, using ab-initio techniques. In particular, we show how the electronic gap depends on wire’s size and orientation; such behaviour has been described in terms of quantum confinement and anisotropy effects, related to the quasi one-dimensionality of nanowires. The optical properties are analyzed taking into account different approximations: in particular, we show how the many-body effects, namely self-energy, local field and excitonic effects, strongly modify the single particle spectra. Further, we describe the differences in the optical spectra of silicon and germanium nanowires along the [1 0 0] direction, as due to the different band structures of the corresponding bulk compounds.     

胆绿素二甲酯金属锌配合物超快激发态动力学研究

胆绿素(BV)及其二甲酯(BVE)是一种生物内源色素,他们在溶液中具有极弱的荧光,量子产率小于0.01%。然而,随着锌离子的加入,情况发生了变化. BVE-Zn²⁺配合物的荧光强度大大增强,荧光QY可提高到∽5%. 本文研究了BVE-Zn²⁺络合物在乙醇、正丙醇和二甲基亚砜溶液中的超快激发态动力学,以揭示其荧光增强的机理. 结果表明,BVE能与锌离子在溶液中形成1:1的稳定配合物,BVE分子结构在复合物中较为刚性,能量上更稳定. 利用皮秒时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱技术,发现BVE-Zn²⁺配合物在二甲基亚砜中具有较小的非辐射速率常数,这是其高荧光量子产率关键原因.     

三种氨基酸荧光光谱的量子化学研究

氨基酸荧光光谱的量子化学计算为氨基酸荧光分析方法的设计与选择提供了一定的理论依据。本文采用量子化学半经验方法AM1对三种氨基酸的荧光光谱进行了理论研究。对三种化合物的结构进行优化后 ,从其结构参数可知分子具有刚性平面结构 ,具有大的离域π键。并对优化后的构型作振动分析 ,均未出现虚频率 ,证明该结构是稳定构型。在此基础上 ,采用单激发态组态相互作用 (CIS)方法计算其荧光激发波长及强度 ,并给出了三种化合物荧光光谱的波长与CIS组态数之间的关系。所得计算结果与实验值基本吻合。     

利用内禀荧光探针研究蛋白相互作用中硫氧还蛋白的氧化还原态

细胞内蛋白质的氧化还原状态直接影响细胞的增殖、分化及凋亡,而氧化还原状态的改变对调控细胞的生存或死亡尤为重要。硫氧还蛋白(Thioredoxin, TRX)是一种广泛存在于生物体内的氧化还原调节蛋白,其在细胞内氧化还原状态的变化是发挥其氧化还原调控作用的重要过程。以TRX为对象并以其中的色氨酸残基(Trp)作为内禀荧光探针,利用蛋白质定点突变、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、荧光光谱和圆二色谱等技术和方法,研究TRX与谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX3)相互作用过程中氧化还原态的变化。通过观测TRX以及突变体中色氨酸荧光光谱的变化,研究蛋白相互作用的电子转移模式以及TRX氧化态-还原态之间的相互转化。结果表明氧化态的TRX与还原态的GPX3之间存在相互作用并发生电子交换,解释了二者之间电子传递模式为GPX3将电子传递给TRX,为揭示TRX在细胞信号传递过程中的物理化学机制提供了实验依据。     

成都地区太阳紫外UV-B辐射的测量与分析

本文报道成都地区紫外UV-B辐射的系统测量与分析。成都地区地面紫外UV-B辐射存在明显的日变化、月变化、月际变化特征:晴天紫外UV-B辐射早晚小,中午大,日最大值为3.65 W/m2,日最小值为0.4167 W/m2;UV-B辐射月最大值为3.67 W/m2,最小值为1.67 W/m2,月变化达1.7 W/m2;2006年7月正午紫外UV-B辐射比2005年12月高出3.63 W/m2。夏季晴天正午地面UV-B辐射最大值为3.93W/m2,远小于中国其他城市的辐射量。而成都位于四川盆地,以多云多雾天气为特征,不同云雾量对紫外辐射有不同程度的衰减,因此成都地区地面实际的紫外辐射相对较弱。     

假根羽藻外周天线三聚体超快荧光动力学研究

通过对稳态、瞬态吸收谱以及瞬态荧光发射谱的测量分析得出：在三聚体内存在以下六个特征叶绿素分子Chl b628、Chl b646、Chl b654,657652、Chl a666664、Chl a677,680674、Chl a683682(下标为吸收峰,上标为发射峰).在波长为655 nm、666 nm、680 nm、683 nm时分别采用时间相干单光子技术(TCSPC)记录其荧光动力学谱.根据荧光产生的物理学机制,对这些荧光动力学谱的分析采用的是分子同时接受能量与耗散能量的指数模型,得出在离体的外周天线三聚体内,Chl b654,657652、Chl a666664、Chl a677,680674和Chla683682分子在接受Chlb628分子的传能时,大部分经过了Chlb646分子,传能时间发生在97~157ps的时间间隔内,可见Chlb646分子在外周天线三聚体中是连接Chlb和Chla传能的主要分子;Chl b654,657652…→Chl a666664…→Chl a677,680674…→Chl a683682分子依次传能的时间在10 ps左右,这种传递过程可归结为是处于激发态分子首先经过内转换后再将能量以Frster共振机制的形式传给了其它分子;大量小于1 ps 的传能过程是叶绿素分子之间以激子共振的方式进行直接传能;Chl b654,657652、Chl a666664、Chl a677,680674和Chl a683682分子以时间常量分别为1.44 ns, 1.43 ns, 636 ps, 713 ps发射荧光回到基态.     

高原地区太阳UV-B增加对燕麦有效光合叶面积及灌浆的影响研究

由于大气的污染造成大气层臭氧层变薄,从而导致来自太阳紫外线-B辐射量增加,青藏高原UV-B增加量为全球第二,主要集中在6～9月份,正是植物生长、繁殖期,因此对植物可能产生一些负面影响。试验在大田条件下通过采用人工UV-B 灯管模拟来增加太阳光辐射量5%和10%,进行对燕麦(Avena sativa)叶片衰老及灌浆期处理研究。结果表明:UV-B强度增加对有效光合面积和叶绿素含量下降的速率并无显著的影响,也未出现提前结束灌浆及早衰的趋势。表明在大田群体条件下,UV-B增加并未显著加速灌浆期燕麦的衰老过程。换言之,在青藏高原上来自太阳紫外辐射量的增加不会造成对草地显著影响。