SERS-稳定同位素标记技术研究氮相关功能/活性微生物

氮是维持生命活动最重要的营养元素之一,环境微生物在氮的生物地球化学循环中起着重要作用,但由于大部分微生物不可培养,对其认识非常有限。本文结合表面增强拉曼光谱(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)与~(15)N稳定同位素标记,证明~(15)N可引起细菌SERS谱峰明显偏移。偏移谱峰可作为细菌同化氮的良好指示。另外~(15)N比例与SERS谱峰呈现良好的线性关系,说明SERS可以用于研究氮相关的功能和活性微生物,并根据偏移程度判断活性。我们也比较了~(15)N、13 C、氘代葡糖糖和氘水引起的SERS谱峰偏移,结果显示位于腺嘌呤环上的C和N引起的偏移要大于氘重同位素引起的偏移。以上研究有助于选择合适的拉曼-稳定同位素标记方法,针对不同元素进行研究。     

上海核技术发展概况(续完)

医用同位素和标记化合物的研制和应用医用同位素包括医用放射性核素和体内放射性药物制剂。从生产设备上来分有反应堆生产的医用同位素,特别是钼锝和锡铟母牛等发展很快。生产量和产值目前还是以反应堆生产的医用同位素为主。近几年来加速器生产的短半衰期的同位素医用核素和药物发展更快,其品种已超过反应堆的医用核素品种,主要有~(123)I,~(201)Te,~(67)Ga,~(111)In,~(11)C,~(13)N,~(15)O 和~(18)F 等.     

~(13)Cu、~(65)Cu和~(15)N标记的二(2-羟基苯乙酮肟)—铜(Ⅱ)配合物的ESR波谱研究

本文解析了同位素标记的~(63)Cu-~(14)N-HAP,~(65)Cu-~(14)N-HAP,~(63)Cu-~(15)N-HAP。~(65)Cu-~(15)N-HAP,和Cu-~(15)N-HAP,等五种配合物在四氢呋喃中,在77K温度下测得的分辨较好的ESR波谱。从图上不仅得到了~(63)Cu和~(63)Cu的超精细分裂,而且还得出分辨较好的~(14)N和~(15)N的超超精细分裂。比较合理地确定了g_x,g_y,g_z;A_x~(65),A_y~(65),A_z~(65)和A_x~(63),A_y~(63),A_z~(63)以及A_∥~(15),A_⊥~(15)和A_∥~(14),A_⊥~(14)等张量参数。利用测得的波谱参数计算了键参数,并讨论了配合物的电子结构及成键特性,得到了较满意的结果。     

基于傅里叶变换红外光谱技术测量大气中CO_2的稳定同位素比值

长期监测大气中CO_2及其稳定同位素不仅可以获得CO_2源和汇信息,还可以确定不同排放源对大气中CO_2的贡献.傅里叶变换红外光谱技术是目前大气中痕量气体柱浓度高精度遥测的一种重要方法.本研究基于地基高分辨率傅里叶变换红外光谱仪采集的近红外太阳吸收光谱反演出大气中CO_2的稳定同位素~(13)CO_2和~(12)CO_2.在选择的~(13)CO_2的三个光谱窗口和~(12)CO_2的两个光谱窗口光谱拟合残差都很小,光谱拟合质量高.实验观测期间CO_2同位素~(13)CO_2和~(12)CO_2的反演误差平均值分别为(1.18±0.27)%和(0.89±0.25)%;利用Allan方差计算出观测系统的碳同位素比值δ~(13)C的测量精度为0.041‰.获得了2015年9月18日至2016年9月24日一年内大气中碳同位素比值δ~(13)C的长时间序列.结果表明,在整个测量期间δ~(13)C在-7.58‰--11.66‰范围内变化,平均值为(-9.5±0.57)‰;δ~(13)C有着明显的季节变化,冬季最小,夏季最大.分析了取暖导致的化石燃料燃烧排放增多是冬季大气中CO_2重同位素~(13)CO_2贫化的原因.观测结果显示了高分辨率傅里叶变换红外光谱仪具有准确和高精度观测大气中CO_2的稳定同位素和同位素比值δ~(13)C的能力.     

激光烧蚀-吸收光谱测量铀同位素比实验研究

铀同位素比(~(235)U/~(238)U)高精度测量在核能安全领域具有重要的研究意义和应用价值,本文基于高灵敏度可调谐吸收光谱技术,结合脉冲激光烧蚀产生等离子体的样品处理方式,实现了固体材料中~(235)U和~(238)U铀同位素比的高精度测量.实验测量选择l=394.4884 nm/394.4930 nm (vacuum)作为~(235)U/~(238)U分析线,详细研究了缓冲气体及其压力对激光烧蚀等离子体中铀原子存在时间的影响.结果表明氦气作为缓冲气体更有利于铀原子吸收光谱测量.实验获得了测量铀原子吸收光谱的最佳测量条件,并测量了~(235)U含量分别为4.95%, 4.10%, 3.00%, 1.10%和0.25%的五种样品,获得了~(235)U和~(238)U的高分辨率吸收光谱信号.不同含量样品吸收光谱测量与统计分析表明, ~(235)U吸收信号的线性度良好,拟合相关系数为0.989,检测限为0.033%(3s),吸收光谱测量重现性优于固定波长法.激光烧蚀结合可调谐吸收光谱技术适用于铀同位素比测量分析,在核燃料的同位素快速分析方面有很大的应用潜力.     

~(14)N ~(58)Ni和~(14)N ~(64)Ni深部非弹性反应产物同位素分布的差异

实验测得~(14)N(93兆电子伏) ~(58)Ni、~(64)Ni深部非弹性反应产物同位素分布,发现这两者存在系统性的差异。     

边限振荡器型核四极矩共振(NQR)谱仪及其对固态样品中~(35)Cl和~(37)Cl的探测

本文介绍一种边限振荡器型核四极矩共振(NQR)谱仪,并给出了它对氯酸钾KClO_3、氯酸钠NaClO_3、氯化钠NaCl等固态化合物中氯的同位素~(35)Cl和~(37)Cl的NQR谱实测结果。在室温下该谱仪对~(35)Cl的NQR频率测量精度约5×10(-6)。信噪比S/N≥80。在77K到393K温区测量了多晶KClO_3样品中~(35)Cl的NOR频率和温度的关系。     

SHA+脉冲序列用于g-C_3N_4样品~(15)N-~(15)N相关性的固体核磁共振研究（英文）

利用固体核磁共振实验研究了~(15)N标记的g-C_3N_4样品中的~(15)N-~(15)N空间相关性,在高场和魔角旋转条件下对比两种不同的脉冲序列PDSD和SHA+的实验效果.发现当某个氮上连有质子的时候,脉冲序列SHA+比PDSD可以更好地检测~(15)N原子间的极化转移.该研究可以为材料科学领域,特别是含氮掺杂的碳材料,提供一种有价值的研究方法.     

应用显微激光拉曼光谱测定CO_2气体碳同位素值δ~(13)C的定量方法研究

单个流体包裹体同位素在研究岩矿古流体成因、矿床、油气和大地构造演化动力学等多个领域具有十分重要的意义,激光拉曼光谱是一项可以分析单个流体包裹体同位素的有效方法。本文提出应用显微激光拉曼光谱法来计算CO_2气体碳同位素值δ~(13)C。利用自行设计的装置将~(12)CO_2和~(13)CO_2按比例分别与N2混合,对混合气体样品进行显微激光拉曼测试分析后确定~(12)CO_2和~(13)CO_2的拉曼参数,这为用激光拉曼分析碳同位素值δ~(13)C奠定了理论基础。通过对不同比例的~(12)CO_2/~(13)CO_2人工合成CO_2包裹体样品和胜利油田CO_2天然气藏样品进行激光拉曼光谱分析,发现CO_2气体碳同位素摩尔分数比N_(13)/N_(12)与拉曼参数之间存在数学关系式,由此建立了根据碳同位素计算公式δ~(13)C=[(C_(13)/C_(12))_(样品)/(C_(13)/C_(12))_(标准)-1]×1 000‰,用激光拉曼分析获得的CO_2气体有关激光拉曼参数来计算δ~(13)C值的方法。按照该方法,应用显微激光拉曼光谱对胜利油田CO_2天然气藏样品分析计算其δ~(13)C值为-5.318‰,与用质谱仪分析测出的δ~(13)C值(-5.6‰)比较,其相对误差较小(≈5%),可以初步建立起应用显微激光拉曼光谱测定CO_2气体碳同位素值δ~(13)C的定量方法。     

甲醛缩氨基脲及其有关化合物的~(15)N和~(13)C核磁共振研究

本文测定了12个甲醛缩氨基脲类化合物的~(15)N和~(13)C NMR谱,研究并对比了不同取代基对~(15)N和~(13)C化学位移的影响,结果表明:~(15)N化学位移对分子结构和取代基的电子效应更加敏感,变化范围更大.对N-苯甲醛缩氨基脲~(15)N化学位移与Hammatt取代常数σ的相关性进行了研究,并与苯胺的取代效应作了对比.     

N2同位素分子X1Σ+g态的光谱常数与分子常数

利用内收缩多参考组态相互作用方法和核价相关一致极化基aug-cc-pCV5Z在0.04-0.54 nm的核间距范围内计算了N2分子X1Σ+g态的势能曲线. 利用这一势能曲线并在同位素质量识别的基础上, 拟合出了同位素分子14N2(X1Σg+), 15N2(X1Σg+)和14N15N(X1Σg+)的光谱常数(D0, De, Re, ωe, ωexe, αe和Be)和无转动时的振动能级G(υ)、惯性转动常数Bυ和离心畸变常数Dυ等分子常数. 这些结果与已有的实验值十分一致.     

N=Z原子核~(64)Ge可能存在的三轴形变

为寻找核态可能存在的三轴形变,用对力-形变-转动频率自洽推转壳模型对锗和硒同位素进行了总转动能面计算.计算是在四极形变(β_2,γ)网格中进行的,且十六极形变β_4可变.在锗同位素中发现了由64Ge的三轴、~(66)Ge的扁椭、再经三轴、向长椭形变的形状相变.一般来说Ge和Se同位素具有γ软性形状,导致了显著的动力学三轴效应,计算中没有证据表明存在基态下的刚性三轴性.在~(64,74)Ge中发现基态和集体转动态下γ=-30°的三轴形变,这是三轴形变的极限.本文重点讨论N=Z核~(64)Ge可能存在的三轴形变,给出了基于唯象Woods-Saxon势下的单粒子能级信息,并对N=Z核~(64)Ge三轴形变的产生机理进行了讨论.     

N2同位素分子X1∑g+态的光谱常数与分子常数

利用内收缩多参考组态相互作用方法争核价相关一致极化基aug-cc-pCV5Z在0.04-0.54 nm的核间距范围内计算了N2分子X1∑g+态的势能曲线.利用这一势能曲线并在同位素质量识别的基础上,拟合出了同位素分子14N2(X1∑g+),15N2(X1∑g+)和14N15N(X1∑g+)的光谱常数(D0,De,Re,ωe,ωexe,αe和Be)和无转动时的振动能级G(υ)、惯性转动常数Bυ和离心畸变常数Dυ等分子常数.这些结果与已有的实验值十分一致.     

N2同位素分子X1Σ+g态的光谱常数与分子常数

利用内收缩多参考组态相互作用方法和核价相关一致极化基aug-cc-pCV5Z在0.04-0.54 nm的核间距范围内计算了N2分子X1Σ+g态的势能曲线. 利用这一势能曲线并在同位素质量识别的基础上, 拟合出了同位素分子14N2(X1Σg+), 15N2(X1Σg+)和14N15N(X1Σg+)的光谱常数(D0, De, Re, ωe, ωexe, αe和Be)和无转动时的振动能级G(υ)、惯性转动常数Bυ和离心畸变常数Dυ等分子常数. 这些结果与已有的实验值十分一致.     

采用相对论多组态Dirac-Hartree-Fock方法对Mg原子同位素位移的理论研究

利用相对论多组态Dirac-Hartree-Fock方法研究了Mg原子基态到低激发态~1S_0-~1P_1和~1S_0-~3P_1两条跃迁谱线的同位素位移参数,包括正常质量位移系数,特殊质量位移系数和场位移因子,并计算了~(24)Mg,~(25)Mg和~(26)Mg三个稳定同位素的同位素位移.在计算中采用了一种受限制的双电子激发模式,并将同位素位移计算结果与已有的实验测量和理论计算结果进行了对比.结果表明,用本文的研究方法计算的Mg原子同位素位移与其他理论结果和实验测量值十分符合.本文的计算结果可以为~(20-40)Mg同位素位移测量实验提供必要的参考,所用的计算方法也可以应用到其他类Mg体系(核外电子数等于12的离子)等多电子离子的光谱结构计算和同位素位移的研究中.     

Gammasphere上裂变丰中子核核结构若干前沿领域的新进展(Ⅱ:第三和第四部分)(英文)

使用Gammasphere多探测器系统对252Cf裂变源瞬发γ射线进行γ-γ-γ和γ-γ(θ)符合测量,A～100(Z～40,N56)丰中子核区关于形状过渡、形状共存和形状突变的深入研究获得了新的进展。奇-Z核的系统研究揭示了从Z=39(Y)同位素的轴对称大四极形变到Z=43(Tc),44(Ru)和45(Rh)同位素中具有中等四极形变之大三轴形变的过渡。Nb(Z=41)同位素具有过渡核的特征。根据邻近同位素和同中素带交叉信息的系统性及推转壳模型(CSM)计算,Tc和Rh偶-N同位素中观察到的带交叉产生于一对h11/2中子的转动顺排。首次观察到100Nb(Z=41,N=59)的高自旋能级纲图和形变态,从而证实了100Nb中的形状共存,并确认,在Nb同位素链上,基态形状突变发生于N=58(球形)到N=59(大形变);而在Sr(Z=38),Y(Z=39)和Zr(Z=40)各同位素链上,基态形状突变均发生于N=59(球形)到N=60(大形变)。100Nb具有大形变基态,同现有理论预言相矛盾,其大形变的基态及转动带所具有的很大的和不规则的转动惯量具有重要的理论意义。对奇-质子Cs(Z=55)和La(Z=57)丰中子同位素八极激发的详细研究,发现了141,143,144Cs同位素链上电二极矩D0随中子数增加而减小的急剧变化,此前在145,147La中观察到的电二极矩D0的较缓和的减小似乎亦很陡地下延至148La。在Cs和La同位素中观察到的电二极矩D0的急剧下降很可能同偶-质子核146Ba和224Ra中观察到的电二极矩D0的急剧下降相类似,后者已获反射非对称平均场壳修正理论的成功解释。实验证明,141Cs具有很大电二极矩D0。141Cs和142Xe中观测到的很大的电二极矩D0和仅在141Cs中观察到的电二极矩D0的simplex量子数相关性需要进一步的理论研究。根据转动频率比值ω-(I)/ω+(I)的检定,同Xe同位素一样,认定Cs同位素中包括号143Cs的八极激发为八极振动,而在La同位素中存在八极形变。     

稳定性同位素评价南方膳食结构中铁的吸收率

评价南方膳食结构中铁的吸收率,为我国不同人群、不同膳食类型的铁吸收率提供参考资料。采用~(57)Fe-EDTA或~(57)FeSO4两种铁的稳定性同位素示踪方法,以稀土元素Dy作为排泄物的回收标记物,于现场进行人体代谢试验,受试者为健康成年男子和孕龄妇女各10名,分6次口服3.0mg的~(57)Fe稳定性同位素示踪剂及2.0mg的Dy,粪便监测法收集同位素排出粪样;用电感耦合等离子体质谱仪测定粪样~(57)Fe/~(56)Fe的比值,用原子吸收光谱法测定粪样总Fe,从而计算该人群膳食铁的吸收率。在南方膳食结构中,口服~(57)Fe-EDTA示踪剂,成年男子膳食铁的吸收率为7.34%,孕龄妇女的吸收率为6.92%;口服~(57)Fe-SO4示踪剂,成年男子膳食铁的吸收率为6.01%,孕龄妇女的吸收率为5.40%。本研究结果表明口服~(57)Fe-EDTA评价膳食铁吸收率虽有高于用~(57)FeSO4评价结果的趋势,但无显著性统计分析差异。中国南方城市膳食中铁的吸收率与2000年中国营养学会对我国居民膳食铁吸收率的估计水平大致相当。     

红外光谱探测离交色谱分离硼同位素的树脂柱吸附机理

研究离交色谱法分离硼同位素的过程机理对于实现~(10)B同位素高效富集与分离具有重要的意义。针对前人工作提出的树脂柱吸附10B同位素过程机理无法解释盐酸洗脱过程中的耗酸量与实验现象不符的问题,本文提出一种新的硼同位素吸附过程机理。研究结果表明,Amber IRA 743树脂官能基团中的氨基可能与硼酸根离子发生反应,生成新的物种。实验采用红外光谱法证实了在1 467cm~(-1)处有新峰(N—B键)的生成。研究为深入认识硼同位素吸附-洗脱过程的分子层次行为规律奠定了基础。     

2-三氟甲基吡啶的转动光谱及分子结构研究（英文）

本文测定了2-三氟甲基吡啶在2～20 GHz频率范围内的高分辨转动光谱.测定了转动常数、~(14)N核四极耦合常数及离心畸变常数等一系列光谱参数.同时还在自然丰度下测定了5个~(13)C和1个~(14)N单取代同位素异数体的光谱数据.实验结果结合从头算准确地推导出2-三氟甲基吡啶的骨架结构.实验测得同位素异数体的平面转动惯量P_(cc)数值均为44.46 uA~2,表明此分子具有C_s对称性.此外,本文计算了吡啶、2-氟吡啶、2-甲基吡啶和2-三氟甲基吡啶的分子表面静电势,以此分析了三氟甲基的取代对电子分布的影响.     

Hg~+离子5d~(10)6s ~2S_(1/2)→5d~96s~2 ~2D_(5/2)钟跃迁同位素位移和超精细结构的理论研究

本文首先在Dirac-Hartree-Fock近似下理论评估了Hg~+离子5d~(10)6s ~2S_(1/2)→5d~96s~2 ~2D_(5/2)钟跃迁的质量位移(mass shift, MS)和场位移(field shift, FS)在其同位素位移(isotope shift, IS)中的相对贡献,发现MS远小于FS而可以被忽略.在此基础上,通过系统地考虑该原子体系中主要的电子关联效应,计算了这条钟跃迁FS的精确值以及涉及到的上下两个能级的超精细结构常数,并得到了几种稳定汞同位素离子该跃迁的IS和超精细结构分裂.其中,计算的~(199)Hg~+和~(198)Hg~+离子之间的钟跃迁频率偏移与已有实验测量值相比误差为2%左右.最终,本文给出了汞离子7种常见同位素该谱线的绝对频率值,为实验上的谱线测量提供了有效的理论依据.