Zn^2＋对DNA稳定性影响的喇曼光谱研究

利用喇曼光谱技术研究了不同摩尔浓度的Zn2+对DNA结构稳定性的影响.结果表明,当Zn2+/PO2- ≤2.0时,Zn2+与DNA磷酸基团上的氧原子结合,形成-PO2-…Zn2+…N7(G)螯合物,这种螯合作用增强了GC 碱基对之间的氢键能量,使得GC碱基对更加稳定;此外,在低浓度情况下,Zn2+还会与腺嘌呤A上的N3结合, 而与A上N3的结合只对AT碱基对有轻微的扰动.当Zn2+/PO2->2.0时,大量的Zn2+开始与胞嘧啶C上的 N3-O2螯合以及与DNA中A上的N1结合,Zn2+与C上的N3-O2的螯合,打断了GC碱基对之间的氢键;与A 上的N1结合时,AT碱基对之间的氢键也被打断.因此,低浓度的Zn2+对DNA的构像起着稳定性作用,但是高浓 度的Zn2+则破坏了DNA构象的稳定性.在高浓度的Zn2+ DNA溶液中,GC受损比AT更为严重,部分C甚至经 过脱氨基现象转化成了T,碱基配对被解开,DNA结构变得不稳定,其主链的几何形状和次级结构发生变化,不 再是一个典型的B型DNA,而是一个修饰过的B′型DNA.     

光子晶体定向耦合三波长功分器

以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行以一行耦合介质柱为间距的平行单模线缺陷波导.通过分析和研究光子晶体波导耦合结构的耦合和解耦合特性,发现在不同频率下耦合波导的耦合长度不同.利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合波导的耦合长度,设计了一种新型超微光子晶体波导耦合型三波长功分器,实现了归一化频率分别为0.369、0.394、0.435的光波的分束效果.采用时域有限差分法验证了该功分器具有很好的功率分配效果.本文结果有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器、偏振光分束器以及光开关等光子器件的研究.     

光子晶体异质结耦合波导光开关

以二维三角晶格光子晶体为研究对象,在该光子晶体中引入两行平行的单模线缺陷波导,以一行耦合介质柱为间距,通过调节部分耦合介质柱的折射率,构筑了光子晶体异质结耦合波导光开关结构。利用平面波展开法和定向耦合原理计算了在不同入射光频率下,缺陷波导间耦合介质柱的折射率不同时的耦合长度,确定了合适的光子晶体异质结耦合波导光开关的结构参数。利用时域有限差分法研究了该光开关中耦合介质柱的折射率变化及异质结构介质柱的位置分布对光信号输出路径的影响。结果表明,通过改变该结构中耦合介质柱的折射率可以改变光的输出路径,可实现光的开关行为。并且异质结构介质柱位置的随机分布对该光开关的影响不大,有助于光子晶体新型滤波器、定向耦合器、波分复用器以及光开关等光子器件的研究。     

介质球掺杂导致的无序效应对光子晶体光学性能的影响

采用自组装法制备了聚苯乙烯(PS)微球三维光子晶体结构,通过在PS微球悬浮液中掺入不同浓度的二氧化硅大球,实现了光子晶体结构从有序向无序过程的转变。通过对这些样品的透射、反射进行测量和分析,发现无序效应对光子晶体的光子响应特性具有极大的影响,随着无序程度的增加,高频波段的透射率急剧下降,低频波段的法布里-珀罗振荡消失,光子带隙蓝移且逐渐消失;而在掺杂浓度为0.02%(质量分数)时,光子晶体带隙中心的最低透射率从10%下降到1%,且反射单峰随着探测角度的增大而分裂为双峰。这有助于基于介质球三维光子晶体沿Γ-L方向透射消光,促进其在新型光学器件领域的应用发展。     

动态散射光信号的高速采集的实现

根据动态光散射原理中散射光信号涨落求取纳米级颗粒粒径的方法,介绍了应用TDS5052B数字示波器构建的高速信号采集实验装置,分别阐述了应用LabVIEW虚拟仪器软件设计的基于多倍延迟时间的高速的散射光子信号的采集、甄别与计数程序.实现了单通道的32 ms内散射光子信号采集,并得到了合理的实验结果.     

二维三角晶格光子晶体三通道解波分复用器

为了实现结构紧凑、高透射率的解波分复用功能,在二维三角晶格光子晶体平板上设计了一个φ形的三通道解波分复用器,通过在该光子晶体结构引入合适的线缺陷和点缺陷,使得在光子禁带中出现了局域缺陷态,利用该缺陷态模式,可以控制波的传播和耦合,从而实现解波分复用的功能,通过用平面波扩展法和时域有限差分法对此解波分复用器进行了能带和传输特性分析,找到了具有合适缺陷志频率的光子晶体结构参量,实现了透过率高达80％的解波分复用功能.     

纳米颗粒光子相关测定中基线方法对测量结果的影响

从光场自相关函数(Autocorrelation Function,ACF)与光强ACF、衰减率分布函数的关系,推导了基线值对有效直径、分散度的影响.分析了决定基线值取值的两种基线方法,指出基线方法不同,基线值也会不同.对三种纳米颗粒样品的相关实验也证明基线值越大,颗粒的有效直径、分散度越小.分析了自动斜率法的测量结果较稳定的原因.     

超薄金膜-发光层-光子晶体三明治结构的光学特性及荧光调制

结合垂直沉积自组装法和旋涂法制备了由超薄金膜、发光层和三维光子晶体组成的三明治结构。通过对样品的衰减全反射曲线进行测量和分析,发现该三明治结构的光学特性取决于光子晶体的质量,高质量三维光子晶体使得三明治结构的衰减全反射曲线在48°和63°两个位置出现了反射波谷,而低质量三维光子晶体的三明治结构的反射波谷完全消失。与薄金膜-发光层双层结构相比,该三明治结构的荧光特性曲线也出现了显著变化,单一辐射峰分裂为双峰,且位于600nm的辐射峰比位于620nm处的辐射峰要弱30%。     

Solar energy full-spectrum perfect absorption and efficient photo-thermal generation

Designing and manufacturing cost-effective absorbers that can cover the full-spectrum of solar irradiation is still critically important for solar harvesting. Utilizing control of the lightwave reflection and transmission, metamaterials realize high absorption over a relatively wide bandwidth. Here, a truncated circular cone metasurface (TCCM) composed of alternating multiple layers of titanium (Ti) and silicon dioxide (SiO₂) is presented. Enabled by the synergetic of surface plasmon resonances and Fabry-Pérot resonances, the TCCM simultaneously achieves high absorptivity (exceed 90%), and absorption broadband covers almost the entire solar irradiation spectrum. In addition, the novel absorber exhibits great photo-thermal property. By exploiting the ultrahigh melting point of Ti and SiO₂, high-efficiency solar irradiation absorption and heat release have been achieved at 700℃ when the solar concentration ratio is 500 (i.e., incident light intensity at 5×10⁵ W/m²). It is worth noting that the photo-thermal efficiency is almost unchanged when the incident angle increases from 0° to 45°. The outstanding capacity for solar harvesting and light-to-heat reported in this paper suggests that TCCM has great potential in photothermal therapies, solar desalination, and radiative cooling, etc.     

三链核酸poly(U)·poly(A)·poly(U)主链的振动位移

基于三链核酸 poly(U)· poly(A)·poly(U)的螺旋对称性 ,利用晶格动力学方法 ,计算了三链核酸分子 poly(U)·poly(A)·poly(U)主链振动的本征矢 ,探讨了振动位移矢量和线二色光谱的关系。结果表明 ,对应着磷酸双氧的反对称振动谱线可以用于直接确定磷酸根的取向 ,精度大约为 1°。其他谱线必须通过对分子的简正分析来帮助确定分子的结构。