1 上海理工大学上海 200093
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 中国科学院上海高等研究院上海 201210
手性作为多肽分子的基本属性，已被证明可以用于调控多肽超分子体系的结构和性能，但目前关于手性对分子到超分子层次的作用机制的影响仍知之甚少。本文以β-淀粉样蛋白（Amyloid-β protein，Aβ）的核心识别序列二苯丙氨酸（Diphenylalanine，L-Phe-L-Phe）为研究对象，探索了L-Phe-L-Phe（FF）与对映体D-Phe-D-Phe（ff）的自组装体和共组装体的纳米结构变化，并对其分子间相互作用方式进行了分析。结果表明：FF和ff自组装形成了相似的纳米纤维结构，其手性主要影响肽分子间以及肽分子与水分子间的相互作用；相比于自组装，在FF和ff的共组装体中，X射线衍射（X-ray Diffraction，XRD）分析证实了新的晶相形成。上述研究对理解淀粉样纤维的形成机制和多肽超分子材料的设计有很好的借鉴意义。
二苯丙氨酸 自组装 共组装 X射线衍射 纳米结构 Diphenylalanine Self-assembly Co-assembly XRD Nanostructures
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
4 天津大学, 天津 300072
利用空气等离子体太赫兹时域光谱系统,获得了0.5~14.5 THz范围内左旋多巴(L-DOPA)的特征指纹谱,并研究了吸收光谱随温度的变化效应。利用密度泛函理论计算L-DOPA的晶胞结构,并对太赫兹振动光谱进行了分析。结果表明:L-DOPA在太赫兹波段的吸收峰对应于不同的集体振动和分子局域振动,其中分子的集体振动在整个太赫兹波段分布较广,且苯环和分子侧链表现出不同的振动特点,这些结构振动特异性与分子构象以及分子间氢键的相互作用密切相关。
太赫兹技术 左旋多巴 宽频太赫兹时域光谱 密度泛函理论 低频振动 氢键网络
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
利用基于柔性衬底的谐振器透射式太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统,对不同体积分数的乙醇-水混合液进行检测。随着乙醇体积分数增加,谐振频率出现蓝移,第二谐振峰的偏移量大于第一谐振峰的偏移量,最大偏移量达到52 GHz,灵敏度约为100 GHz/RIU。由于谐振器的柔性和极低的样品消耗(约20 μL),这种方法使THz-TDS和太赫兹谐振器在生物领域的应用成为可能。
太赫兹技术 太赫兹光谱 表面等离激元 谐振器 介电常数 灵敏度
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 光电信息技术科学教育部重点实验室 太赫兹波研究中心, 天津 300072
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海201800
利用太赫兹时域光谱系统, 在0.5～9.5 THz范围内对氧化镁单晶基片的介电特性进行了研究, 并获得折射率、吸收系数以及复介电函数信息。实验数据表明, 在低频(< 2 THz)范围内, 氧化镁单晶透过性较好, 折射率在3.12～3.15之间。折射率和吸收系数均随频率增加而增大, 且在3.16 THz和8.11 THz两处存在明显的吸收峰。通过经典的赝简谐振动理论很好地拟合了实验结果, 分析了晶体中的横向光学声子振动模式, 为氧化镁单晶在宽带太赫兹波段的应用提供了有益参考。
氧化镁 太赫兹 复介电函数 光学声子振动 MgO terahertz complex dielectric function optical phonon resonance 红外与激光工程
2017, 46(8): 0825001
1 西北核技术研究所, 高功率微波技术重点实验室， 西安 710024
2 中国科学院 上海应用物理研究所， 上海 201800
3 天津大学 精密仪器与光电子工程学院， 太赫兹研究中心, 天津 300072
交联聚苯乙烯是一种热固性塑料，具有优异的介电特性和耐高压击穿能力等特性。采用基于太赫兹波空气电离相干探测法(THz-ABCD)的太赫兹时域光谱系统，测量了交联聚苯乙烯和聚苯乙烯样品在太赫兹的光谱特性，得到了其在2~13 THz频段的吸收系数、折射率等光学参数。研究结果表明：交联聚苯乙烯和聚苯乙烯的吸收谱形状相似，在6.6，9.8和12.25 THz等处存在多个吸收峰，但是交联聚苯乙烯的吸收系数在12 THz以下高于聚苯乙烯，在12 THz以上低于聚苯乙烯；交联聚苯乙烯的折射率高于聚苯乙烯，聚苯乙烯的折射率在1.58~1.59之间，交联聚苯乙烯的折射率在1.59~1.62之间。
交联聚苯乙烯 太赫兹时域光谱 空气电离相干探测 吸收系数 cross-linked polystyrene THz-TDS air biased coherent detector absorption coefficient 强激光与粒子束
2017, 29(10): 103101
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
3 上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
4 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
为了探究甲醇气体在太赫兹波段的共振特性,利用太赫兹时域光谱对甲醇气体进行了测量,得到了其时域波形,观测到了自由感应衰变这一现象。根据朗博比尔定律对气体吸收谱的计算得到转动谱线间隔,并对自由感应衰变这一现象进行了深入的解释,这些结果对于太赫兹波段的气体检测、分析和识别具有参考价值。
自由感应衰变 太赫兹时域光谱 甲醇 free induction decay terahertz time-domain spectroscopy methanol
中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
提出了一种基于一定频率内平均吸收的太赫兹(THz)波振幅成像新方法。 太赫兹波频率在0.1～10 THz之间, 波段位于红外和微波之间。 太赫兹波成像技术的一个显著特点是信息量大, 如何对每个样品点的大量信息进行处理提取有用信息重构出样品的图像是一项关键技术。 选用中间挖空有“THz”字样的白纸为样品作太赫兹波成像研究, 首先探讨了时域和频域上几种常用太赫兹波振幅成像方法所反映的样品信息及其特点, 进一步使用提出的基于一定频率内平均吸收的太赫兹波振幅成像新方法对样品进行图像重构。 实验结果表明这种新方法可以很好的反映样品的真实信息, 反映了样品在一定频率范围内由于吸收而引起的效果的综合, 与吸收系数和厚度相关, 离散效应得到了很好的消除, 相对几种常用的太赫兹波振幅成像方法能够得到更清晰的图像。 此新方法尤其适用于结构简单的样品, 能够成为几种常用振幅成像方法的有力补充。
太赫兹波 时域谱 振幅成像 平均吸收 Terahertz wave Time domain spectroscopy Amplitude imaging Mean absorption 光谱学与光谱分析
2015, 35(12): 3315
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院， 上海 200093
2 中国科学院上海应用物理研究所， 上海 201800
3 复旦大学附属华山医院，上海 200040
主要利用太赫兹时域光谱技术对人体正常肠组织表面黏液与癌变肠组织表面黏液进行检测。分别获得了不同样品在0.2 THz～0.8 THz波段的吸收系数和折射率。研究发现，新鲜正常肠组织表面黏液的太赫兹吸收与水的吸收接近，这提示水的贡献是主要的。同时，癌变肠组织表面黏液在吸收系数和折射率强度上普遍比正常肠组织表面黏液样品高，这表明该技术在癌组织检测中具有潜在的应用。研究结果表明，太赫兹时域光谱技术在生物组织检测和临床医学如肿瘤疾病诊断方面具有广泛的应用前景。
太赫兹时域光谱技术 肠癌 肠黏液 频谱分析 吸收系数 折射率指数 terahertz time-domain spectroscopy colon cancer intestinal mucus spectroscopic analysis absorption coefficient refractive index
中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
太赫兹波成像技术一个最显著的制约因素是其有限的空间分辨率。提出通过在样品前加小孔的方法来提高传统太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率。采用在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm小孔的方法使成像的空间分辨率从1.276 mm提高到0.774 mm, 提高0.502 mm, 约39％。通过这个简单的方法在传统的太赫兹时域光谱成像装置上实现了空间分辨率从毫米量级到亚毫米量级的提高。聚乙烯板上直径为1 mm的小孔被作为成像的研究对象, 分别采用传统的太赫兹时域光谱装置对样品进行直接成像和在样品前约2 mm处加直径为0.5 mm的小孔后对样品成像两种方式, 并采用损失成像中信噪比较好的能量损失成像, 对比两种方式得到的样品的太赫兹像, 结果显示聚乙烯板上小孔的边界加小孔后成像比不加小孔直接成像明显清晰。证实了在样品前加小孔可以有效的提高太赫兹成像系统的空间分辨率。从理论上对通过在样品前加小孔提高系统空间分辨率的方法进行了分析, 指出小孔尺寸越小, 系统的空间相干长度越大, 空间分辨率越高, 但同时太赫兹信号的强度会相应减小。该方法可以简单有效的提高太赫兹时域光谱装置成像的空间分辨率, 从而进一步拓展太赫兹谱成像技术的应用领域。
太赫兹谱 成像 空间分辨率 小孔 Terahertz spectroscopy Imaging Spatial resolution Pinhole
