基于密度泛函理论的左旋延胡索乙素的红外、拉曼光谱研究

研究了左旋延胡索乙素的红外光谱(IR)、固体常规拉曼光谱(NRS)以及以新型Ag/Cu纳米材料为基底的表面增强拉曼光谱(SERS)。以密度泛函理论(DFT),B3LYP/6-311+G(d,p)基组对其红外光谱和拉曼光谱进行了计算,给出了对应的光谱振动图,并利用Gauss view 5.0可视化软件对其峰位进行了全面归属。左旋延胡索乙素在3 300～2 500和1 800～600 cm-1波数范围内有明显的红外和拉曼峰,在左旋延胡索乙素的SERS中,Ag/Cu纳米基底利用SnCl₂和PVP作为结构导向剂,采用循环浸泡的方法,最终生成分散较好的银纳米颗粒,实现了很好的增强效应,分子获得了信号较强的选择性增强散射峰,其中1 500～1 400和1 000～700 cm-1波数范围内的增强效应最明显,经分析,该分子的亚甲基与银纳米表面吸附,苯环与银衬底夹角接近90°。左旋延胡索乙素的红外、拉曼光谱的理论计算和实验结果基本一致,存在一定差异的原因可能是因为分子之间的作用力等因素。可视化软件直观形象展示出了该分子的结构特征和分子基团振动情况,对其振动峰位的归属提供了重要的依据。左旋延胡索乙素是一种重要的中药试剂,包含于多种养心安神类药物当中,该研究为左旋延胡索乙素的快速、特征、痕量监测提供了依据,也为中枢抑制性镇痛药物的生物作用研究提供了重要参考。     

维生素C在不同pH值下的拉曼光谱和表面增强拉曼光谱

报道了维生素C(VC)的FT-拉曼光谱和在银胶基底上的表面增强拉曼光谱(SERS),并对它的拉曼特征谱带进行了初步的指认和归属.结合pH值的变化探讨了吸附作用的特点和规律.实验结果表明,1748、1651、1372、1256、562、446cm-1、和149cm-1处都能看到表面增强,VC的内酯环是以倾斜的方向吸附于银胶表面,并且VC分子是通过O-H键吸附在银胶表面上的,并在吸附过程中与银发生了电荷转移而形成负离子自由基,碳氧双键打开.     

哌啶分子在两种不同银电极上吸附行为的实验和理论研究北大核心CSCD

分别在粗糙银电极和银纳米颗粒修饰银电极上得到了哌啶分子的表面增强拉曼(SERS)光谱.哌啶在银电极与银纳米颗粒修饰的银电极上的SERS谱有很大的区别,分析认为是由于哌啶在不同基底上的吸附方式不同所引起的,据此建立了哌啶吸附在银颗粒表面的两种模型,用DFT-B3PW91-lanl2dz方法计算了两种模型的拉曼频移,通过与实验结果比较说明了哌啶分子主要通过N原子的孤对电子竖直吸附在粗糙银电极表面,而在银纳米颗粒修饰的银电极上则以平行吸附方式为主.     

一种简单的方法制备SERS基底用于染料分子的富集、降解与检测

用一种简单的方法制备银纳米粒子, 研究了此纳米粒子作为SERS基底、吸附剂和光催化剂的多功能性。在光照条件下研究其对染料分子的光催化性能, 用紫外光谱和表面增强拉曼光谱对整个光催化过程进行动态跟踪检测, 实验结果表明染料分子光照条件下确实被催化降解了。本实验不仅合成了多功能的基底材料, 还赋予了表面增强拉曼光谱新的应用价值, 为光催化实验提供了新的动态跟踪检测方法。     

噻菌灵在纳米银胶表面吸附的表面增强拉曼光谱研究

噻菌灵(TBZ)属苯并咪唑类杀菌剂,容易在水果、蔬菜及相应的果蔬饮品中形成有毒残留。基于密度泛函理论(DFT)的量子化学计算方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术,从理论和实验角度系统研究了噻菌灵在纳米银胶粒子表面的吸附行为和增强效应。采用柠檬酸钠还原法制备了具有表面增强拉曼散射活性的银纳米溶胶,并对水相的噻菌灵进行了SERS光谱研究。利用TBZ-Ag₄四种吸附模型对噻菌灵与银纳米溶胶的相互作用进行了理论分析。结合FT-Raman光谱和B3LYP/6-311G(d)理论计算的结果,借助Gaussian View5.0程序的图形化功能,对噻菌灵分子的振动模式、FT-Raman振动光谱和SERS光谱进行了系统的指认。研究结果表明：噻菌灵分子的所有原子在同一平面上,属于Cs对称性;其在银纳米溶胶表面具有十分显著的表面增强拉曼活性;分子中的S原子与银胶粒子发生吸附作用,并通过该分子的长轴方向垂直于银纳米银胶表面;可利用SERS光谱方法对痕量的噻菌灵进行快速检测。为研究噻菌灵的特性以及其快速检测提供了理论和实验依据。     

表面增强拉曼光谱研究胞嘧啶在银胶上的吸附行为

为探讨胞嘧啶(Cytosine,Cy)在基底银表面的吸附特性和规律,采用表面增强拉曼散射(SERS)光谱对其吸附行为进行分析,并结合量子化学密度泛函理论(DFT)/B3LYP计算方法对Cy分子的常规拉曼光谱(NRS)及Cy与Ag团簇吸附的SERS光谱进行计算,与测定结果进行比对且对其拉曼峰进行系统指认及归属,理论计算结合实测值探讨了Cy在基底Ag上的增强效应和吸附行为。考察了Cy分子在Ag纳米粒子上的不同吸附时间、浓度、pH等条件对SERS光谱的影响及优化,发现pH影响最大,在中性和强碱性条件下的增强效应明显优于酸性。Cy分子存在2种不同的异构体和3种不同的存在形态,并随酸度变化相互转化而达动态平衡。基于Cy在不同pH时的形态分布和相应的SERS变化规律,结合DFT算得的Cy分子中的电荷分布及在银基底表面的吸附机制,详细探讨了酸碱对Cy分子的SRES光谱影响的内因和吸附机理,指出在中性和弱碱性时,是Cy中的N3和O与Ag形成配位吸附;在pH大于11时,N与Ag形成配位吸附,而O与Ag形成共价吸附。     

一种新型基底上右旋肉碱的表面增强拉曼光谱研究

在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,用多元醇还原硝酸银,Cu(NO₃)₂作为保护剂,快速有效的合成大量银纳米线,并优化了反应条件,得到结构均一、分散性较好的银纳米线。以罗丹明B为探针分子检测了该银纳米基底的表面增强效应,结果表明该基底对罗丹明B的表面增强效果明显,其表面增强因子可达6.4×105。文中利用这种基底得到了右旋肉碱的表面增强拉曼光谱(SERS),与其固体常规拉曼光谱(NRS)和10-3 mol·L-1水溶液的拉曼光谱对比,并对各自的峰位进行了归属。右旋肉碱固体在3 100～2800和1 700～200 cm-1处有明显拉曼振动峰,在右旋肉碱的表面增强拉曼光谱中,1700～200 cm-1处的峰得到了明显的增强。经分析,右旋肉碱分子与银纳米基底呈180°。本文还用合成的纳米银基底得到了不同浓度右旋肉碱溶液的表面增强拉曼光谱,其最低检测浓度为10-6 mol·L-1。右旋肉碱是一种重要的心血管药物,本文为其研究提供了较全面的拉曼光谱信息,为右旋肉碱的快速、特征、痕量监测提供了有力依据,也为进一步研究右旋肉碱的药理学提供了重要参考。     

哌啶分子在两种不同银电极上吸附行为的实验和理论研究

分别在粗糙银电极和银纳米颗粒修饰银电极上得到了哌啶分子的表面增强拉曼（SERS）光谱。哌啶在银电极与银纳米颗粒修饰的银电极上的SERS谱有很大的区别,分析认为是由于哌啶在不同基底上的吸附方式不同所引起的,据此建立了哌啶吸附在银颗粒表面的两种模型,用DFT-B3PW91-lanl2dz方法计算了两种模型的拉曼频移,通过与实验结果比较说明了哌啶分子主要通过N原子的孤对电子竖直吸附在粗糙银电极表面,而在银纳米颗粒修饰的银电极上则以平行吸附方式为主。     

2-氨基苯硫酚NIR-SERS光谱及其在纳米银表面吸附行为分析

本文采用静电自组装的方法制备了二维纳米银膜。UV-vis吸收光谱显示其等离子体共振吸收带位于400+900nm的光谱范围,延伸到了近红外区,可以较好的匹配785nm的近红外激发光源。以该纳米银膜为基底,对2-氨基苯硫酚(2-ATP)分子进行了近红外表面增强拉曼散射(NIR-SERS)检测,获得了重复性良好的NIR-SERS光谱图。实验表明:以2-ATP为探针分子时,该纳米银膜的NIR-SERS增强因子达到2.19×109。同时,本文采用密度泛函理论(DFT),以B3LYP/6-31G为基函数,对2-ATP分子进行结构优化和普通拉曼光谱(NR)计算,发现理论值和实验值吻合较好。此外,对2-ATP的NIR-SERS谱带进行了归属分析,发现当2-ATP分子在纳米银表面吸附时,是以-SH基团吸附到银表面,且同时-SH基团会被纳米银氧化。     

维生素K3的表面增强拉曼光谱研究

首次报道了维生素K3 (VK3 )分子的常规拉曼光谱 (NRS)及该分子在活性衬底银镜上的表面增强拉曼散射 (SERS) ,并对它的拉曼特征谱带进行了初步的指认和归属。通过对比VK3 的常规拉曼光谱和SERS谱 ,发现VK3 分子吸附在银表面后拉曼散射强度被大大增强了。另外 ,VK3 的羰基与银粒子发生电荷转移后形成负离子自由基 ,碳氧双键打开。受VK3 分子吸附在银镜表面的影响 ,萘环结构发生了很大的扰动 ,导致一些拉曼特征峰产生位移 ,环变形振动对应的拉曼散射强度得到了增强。这些研究结果为SERS技术今后对VK3进行药物检测以及痕量分析方面的应用提供了依据。     

多波长消荧光拉曼光谱仪的研制及应用研究

拉曼光谱技术作为探究分子、晶体及其结构特征的有力手段,具有快速、无损、样品用量小、无需前处理且适应性强等优点,已被广泛应用于食品安全、石油化工等领域。但在拉曼光谱应用中,常常受到荧光背景干扰,导致拉曼信号降低,严重的情况下拉曼信号甚至会淹没在荧光背景中。为解决拉曼技术在实际应用中荧光背景干扰的问题,从仪器角度出发,采用二色镜对多波长拉曼光谱进行光路耦合设计,研制了近红外拉曼光谱与移频差分拉曼复合一体的多波长消荧光拉曼光谱检测系统,其中近红外拉曼光谱采用1 064 nm激光光源设计,移频差分拉曼光谱选取784.5和785.5 nm两组激光光源进行时分复用,在移频差分拉曼光谱检测的同时,亦可获得两组单波长拉曼光谱数据。通过对比同步测试和分时逐次测试的强度及峰位稳定性,验证了多波长消荧光拉曼光谱仪的同步测试性能;选取了多种荧光背景强弱不同的样品,进行了单波长拉曼、近红外拉曼及移频差分拉曼光谱的对比分析。针对丙酮、乙腈等荧光背景较弱的样品,可采用单波长拉曼光谱对样品进行定量及定性分析;针对食用油、红色塑胶微粒等荧光背景与拉曼信号强度相当的样品,可采用近红外拉曼光谱对样品进行定量及定性分析;针对红酒、棕色塑胶微粒等荧光背景较强的样品,需结合近红外拉曼光谱和差分拉曼光谱对样品进行定性分析。研究表明：通过多波长消荧光拉曼光谱检测系统的研制,在常规单波长拉曼光谱技术的基础上,将两种抑制荧光干扰技术有机结合,有效扩充了应用领域及样品检测范围。     

Two‐dimensional standoff Raman measurements of distant samples

A scanning standoff Raman spectroscopy system has been developed to measure the molecular species of distant samples in two dimensions. Computer software is used to control the scanner pan and tilt angles, and Raman measurements are collected of the distant sample area in an x–y grid pattern. The Raman spectra at each grid point are measured and processed to obtain an image of the distant surface composition. The ability to provide interpolated images of distant molecular species is illustrated. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

拉曼光谱技术的应用及研究进展

本文简述了拉曼光谱产生的机理以及与红外光谱的区别,讨论了拉曼光谱在聚合物、生物分子、蛋白质和无机物等方面研究及应用,介绍了傅立叶变换拉曼、共焦显微拉曼、表面增强激光拉曼、固体光声拉曼光谱的原理及其应用以及拉曼光谱和其他检测手段的联用技术。     

复合输出镜（Nd,Ce）：YAG拉曼频移激光器研究

报道了由部分反射凹面镜和辅助平面镜构成的复合输出镜高压ＣＨ４气体（Ｎｄ，Ｃｅ）：ＹＡＧ拉曼频移激光器的理论和实验研究结果，在１０Ｊ的输入下，获得１２ｍＪ的拉曼激光输出，并计算的基频场基模光束参数。     

拉曼光谱技术在爆炸物检测中的应用

随着恐怖活动的蔓延,对爆炸物的检测和溯源变得越来越重要。拉曼光谱能够提供化合物的指纹图谱,是对物质定性分析的有力工具,具有无损、快速、准确度高等优点,近年来在爆炸物检测领域被广泛应用。本文介绍了共聚焦显微拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、表面增强拉曼光谱等拉曼光谱技术在爆炸物检测方面的应用及最新研究进展。     

A novel Raman optical activity instrument operating in the deep ultraviolet spectral region

Raman optical activity (ROA) has been exclusively observed in the visible (VIS) and near‐infrared (NIR) spectral regions to date. During the last few years, we have designed, constructed and tested the first ROA instrument, operating in the deep‐ultraviolet (DUV) spectral region employing 244‐nm excitation. This novel DUV ROA instrument is based on a backscattering geometry and incident circular polarization modulation (ICP); it makes use of a fast DUV imaging lens‐based spectrograph and specially designed DUV grade polarization optics. The performance of this instrument has been evaluated by analysing measured non‐resonant DUV ROA spectra of non‐absorbing enantiomeric liquid samples and by comparing these with corresponding ROA spectra recorded in the visible spectral region. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

高压下NaCl水溶液的Raman光谱不连续性的证据

在温度21 ℃和压力50～1 100 MPa范围内利用碳化硅压腔进行了10％的NaCl水溶液的Raman光谱的原位测量和研究。研究发现：溶液的Raman拟合谱峰在50～300 MPa压力范围内,随着压力的增加向低波数方向移动,在约300 MPa时达到最小值;在300～800 MPa压力范围内,压力的升高则导致谱峰向高波数方向移动,在约800 MPa时达到最大值;随着压力的进一步升高(＞800 MPa),谱峰又向低波数方向移动。类似地,拟合谱峰的峰面积比值和半高宽在压力约300和800 MPa时也发现了不连续现象。这表明高压下NaCl水溶液的内部结构是不连续的,溶液中的氢键(O—H…Cl-)发生了相应的变化,意味着溶液中出现了结构的重新排列,产生了较为复杂的结构构型。     

Stimulated Raman scattering and spontaneous Raman solitons in ammonia

In this study we report the first observation of spontaneous Raman solitons in stimulated Raman scattering (SRS) by the gas NH₃. The scattered radiation is called Stokes radiation. Raman solitons are of considerable interest, because their existence can be explained by quantum-mechanical fluctuations of the electromagnetic field in vacuum. We have observed spontaneous Raman solitons in a forward SRS configuration for two different molecular transitions of NH₃, the laser emissions at 58 μm and 72.6 μm wavelength. These are optically pumped by 10 μm CO₂-laser pulses with a duration of 100 ns and an energy of 150 mJ. Spontaneous Raman solitons are short spikes in the pump pulse which occur during its depletion. Their origin is the rapid π phase change of the Stokes seed. In contrast to other laboratories we have used single-pass cells. Thus, we have succeeded in observing multiple spontaneous Raman solitons during one pump pulse. Previous experiments with multi-pass cells never showed multiple solitons. Since multiple spontaneous Raman solitons have already been reported in an earlier experiment with a single-pass cell filled with hydrogen at high pressure, we conclude that such multiple Raman solitons can be observed mainly in this type of gas cell. Subsequently, we have performed statistical measurements on the delay time and the height of the spontaneous Raman solitons in the depleted pump pulse for the 58 μm-NH₃ emission. We have compared these statistics with theory and equivalent experimental results of other laboratories. They are in good agreement with the assumption that quantum-mechanical fluctuations are the origin of spontaneous Raman solitons. The most recent theories postulate that the origin of the formation of spontaneous Raman solitons can be explained by the rapid π phase change of the Stokes seed as well as that of the laser or polarization wave. Therefore, we have determined the phase of the spontaneous Raman solitons relative to the depleted pump pulse. Although, such changes of sign of the relative phase have already been observed in an earlier SRS experiment with hydrogen at high pressure, we did not detect any in our experiment. Therefore, we conclude that in this experiment the π phase change occurs in the Stokes or polarization wave.     

Identification of Explosive Substances Through Improved Signals Obtained by a Portable Raman Spectrometer

The development of devices to detect explosive substances in situ with characteristics such as easy portability, simple operation, and quick response is of high interest nowadays. Raman spectroscopy meets most of these requirements, allowing for the identification of volume and trace amounts of an unknown substance. In this paper we report the characterization of explosive substances such as ANFO and pentolite, both in their pure forms as well as mixed with other substances, such as sugar and sodium hydrogen carbonate, using a portable Raman Enwave Optronics EZRaman-model M, whose signal is sent and received by a head coupled to an optical fiber. The obtained spectra have been validated by comparison with those obtained by a conventional Raman spectrometer with high resolution. We discuss the advantage of using miniaturized laptops running with a 785-nm laser, making a correction of the signal response to obtain optimized spectral fingerprints with minimum noise, in order to design an autocalibrated, easily portable device that performs the function of identification of the mentioned substances.     

青霉素类药物拉曼散射的研究

利用显微拉曼技术对三种常见青霉素类药物做了测试和分析，得到拉曼散射谱。发现不同类青霉素的拉曼谱线有明显区别，可以用以鉴别药物。文章还给出了青霉素药物的特征峰以利区别。