1 同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092
2 上海市环境科学研究院, 上海 200233
3 华太极光光电技术有限公司, 上海 200093
采用太赫兹时域光谱技术测量了 3,4-二氯苯胺和 2,5-二氯苯胺在 0.2~2 THz波段的吸收谱, 3,4-二氯苯胺在 1.00 THz,1.48 THz,1.88 THz处有 3个吸收峰, 2,5-二氯苯胺在 0.83 THz, 1.04 THz,1.17 THz处有 3个吸收峰, 吸收峰峰位强度也有明显不同。采用密度泛函理论进行理论光谱计算, 理论光谱与实测光谱一致性良好。结果表明通过太赫兹时域光谱技术可以实现 3,4-二氯苯胺和 2,5-二氯苯胺 2种同分异构体的指纹检测, 为太赫兹波段有明显特征吸收峰的毒性物质检测提供了一种快速、准确的方法。
太赫兹时域光谱 同分异构体 二氯苯胺 密度泛函理论(DFT) terahertz time-domain spectroscopy isomer dichloroaniline Density Functional Theory 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(5): 438
1 中国科学院微波遥感技术重点实验室，北京 100191
2 中国科学院大学国家空间科学中心，北京 100049
太赫兹波对有机分子的分子内作用力(分子内氢键等)、分子间作用力以及分子本身的振动和转动现象等具有很好的分辨能力。糖类物质属于典型的有机分子，其中葡萄糖 (C6H12O6)具有多种同分异构体且用途各不相同。本文利用太赫兹时域光谱技术，在频率为 0.1~2.0 THz的范围内，对 4种互为同分异构体的糖类进行测量，获得了固态时被测物质在理想厚度下的吸收光谱，并从分子空间结构和分子内氢键的角度对光谱中的差异做出解释；结合相关理论预测了每种溶液的吸收强度和吸收频率点位置随溶液浓度变化可能会产生的现象，获得的吸收光谱证实了预测的正确性。通过对固态糖类物质吸收光谱与其水溶液吸收光谱的研究发现，对于同种物质，其固体状态的吸收光谱和其水溶液的吸收光谱具有较强的关联。
分子内氢键 同分异构体 太赫兹时域光谱 intramolecular hydrogen bond isomer terahertz time -domain spectrum 太赫兹科学与电子信息学报
2021, 19(1): 11
1 电子测试技术重点实验室，山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
研究了太赫兹光谱技术在鉴别含能材料同分异构体中的应用。首先研制了适于特定工程应用的太赫兹时域光谱仪样机，并经过振动冲击、高低温试验验证了样机的环境适应性，表明该款样机完全可以在非实验室环境下稳定可靠地工作。利用一氧化碳标准气体验证了样机测量光谱的正确性，并同时实现了对样机测量频率的校准；利用校准后的光谱仪测量了四氢双环戊二烯的两种同分异构体endo-THDCPD和exo-THDCPD的太赫兹光谱，测量结果显示两种不同构型材料的太赫兹光谱存在显著差异，endo-THDCPD的太赫兹光谱在0.23 THz和1.70 THz处呈现出明显的特征吸收，exo-THDCPD的2个最明显的特征吸收峰则位于1.41 THz和1.74 THz。该结果表明：运用太赫兹光谱技术可有效区分这两种分子结构仅存在微弱差异的材料，对太赫兹光谱在含能材料研究领域的应用具有参考意义。
太赫兹 光谱 同分异构 四氢双环戊二烯 terahertz spectroscopy isomer THDCPD
桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和密度泛函理论(DFT)模拟相结合的方法,研究了阿拉伯糖手性异构体在太赫兹波段的光谱特性。THz-TDS测试发现L-,D-和DL-阿拉伯糖在0.4~1.8 THz有效频谱范围内表现出各自的特征吸收峰,且三者的吸收谱有明显差异。运用Gaussian09软件中密度泛函理论计算了L-,D-和DL-阿拉伯糖的吸收谱,并对其特征吸收峰进行了指认。研究结果表明:理论与实验得到的特征吸收峰的一些峰位有一定程度的吻合,太赫兹时域光谱能够鉴别阿拉伯糖手性异构体和它们的外消旋化合物,即利用太赫兹时域光谱能够揭示手性异构体结构差异与其太赫兹光谱之间的相关性,这为研究手性异构体和它们的外消旋体的检测和分析提供了新方法。
光谱学 太赫兹时域光谱 密度泛函理论 手性异构体 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 063001
采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术,研究了固相葡萄糖的结构。实验发现: 固相葡萄糖同时存在着O-H伸缩振动模式(νOH),CH2 不对称伸缩振动模式(νasCH2),CH2 对称伸缩振动模式(νsCH2),CH2 变角振动模式(δCH2),C-O伸缩振动模式(νC-O),O-H面内弯曲振动模式(δOH),葡萄糖环振动模式(νⅠ)和葡萄糖环呼吸振动模式(νⅢ)等。采用二维红外光谱(2D-IR)技术,研究了固相葡萄糖νⅠ和νⅢ。实验发现: 固相葡萄糖存在着 α-D-(+)-吡喃葡萄糖及 β-D-(+)-吡喃葡萄糖两种异构体,并进一步来研究温度变化对于固相葡萄糖异构体结构的影响。
固相 葡萄糖 异构体 二维红外光谱 solid phase glucose isomer two-dimensional infrared spectroscopy
桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术对手性异构体D-酒石酸和外消旋体DL-酒石酸进行测量, 得到两种异构体在THz波段的特征吸收峰, 发现它们吸收光谱之间的差异十分明显。利用量子化学软件中密度泛函理论对酒石酸两种异构体的单分子和晶胞进行理论模拟计算, 得到酒石酸两种异构体模拟结果的吸收峰, 并对吸收峰进行指认。实验所测的结果与理论计算的结果对应的吸收峰位置基本吻合, 通过对吸收峰的指认, 深入分析出该类物质的异构体在THz波段吸收峰形成的机理。结果表明, THz-TDS技术可以鉴别酒石酸手性异构体及其外消旋体之间的微小差异。
测量 太赫兹时域光谱 酒石酸 异构体 密度泛函理论 激光与光电子学进展
2017, 54(8): 081202
1 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室, 北京 100084
2 苏州市环境监测中心站, 江苏 苏州 215000
近年来三维荧光光谱法越来越多地用于研究环境领域污染物的迁移转化, 但荧光光谱特征与物质分子结构的关系不清晰始终制约着应用。 研究了典型的芳香族污染物同分异构体菲和蒽的荧光光谱特点。 结果表明, 菲和蒽有共同荧光峰λex/λem=225/340 nm, 且菲275/360 nm的荧光峰与蒽285/360 nm峰位置也接近, 然而两者荧光光谱仍存在明显差异。 菲有3个清晰的荧光峰, 在275/340 nm附近还有一峰, 225/340 nm处的荧光最强。 蒽的荧光光谱较复杂, 250/380, 250/400和250/425 nm附近荧光峰的强度较强。 浓度为0.058 1 mg·L-1时, 共同荧光峰225/340 nm处蒽的荧光强度大约为菲的1.63倍。 利用密度泛函理论的计算结果表明, 蒽和菲的前线分子轨道能级差ΔE分别为3.621和4.779 eV。 由于ΔE小和电子云的对称性好, 蒽可在波长更长的激发光下发光且荧光强度更强。 密度泛函理论可以用来判断有机物的发光能力。
同分异构体 菲 蒽 三维荧光光谱 密度泛函理论 Isomer Phenanthracene Anthracene Excitation-emission matrix Density functional theory 光谱学与光谱分析
2013, 33(12): 3263
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室, 安徽 合肥 230031
2 安徽理工大学理学院, 安徽 淮南 232001
3 安徽农业大学理学院, 安徽 合肥 230036
自行研制的紫外光电离-离子迁移谱装置, 对碳链异构、 官能团异构和官能团位置异构的11种同分异构体挥发性有机物进行了实验研究, 结果表明, 这些有机同分异构体能够在离子迁移谱中实现分离。 得到了11种挥发性有机物离子的约化迁移率, 对实验所研究的同分异构体而言, 迁移率大小符合以下规律: 直链<分支<环状, 一级<二级<三级, 对位<间位<邻位, 醇类<酮类<芳香类。 实验中用指数稀释法对11种样品进行了定量分析, 利用该方法得到装置检测限达到ppb～ppm量级。 其中对丙醛、 叔丁醇、 乙苯、 乙醚等同分异构体的光电离离子迁移谱研究均为首次报道。
离子迁移谱 光电离 同分异构体 挥发性有机物 Ion mobility spectrometry Photoionization Isomer Volatile organic compounds
1 上海交通大学 物理系, 上海200240
2 清华大学 物理系, 原子分子纳米科学教育部重点实验室, 北京 100084
如何人为地诱发同核异能态辐射，从而利用储存在其中的巨大能量，是个备受关注的交叉学科课题。利用原子物理过程进行触发是目前较为可行的方案，原子物理参数将在里面起到关键作用。介绍了一套高效率的原子数据库，目前该数据库可对原子序数小于９６的元素所有电离度离子的能级结构信息进行快速扫描，从而筛选出一些可能通过原子过程触发的同核异能态体系。通过在197Au元素电子跃迁诱导核激发过程和178Hf元素电子俘获诱导核激发过程中的应用,展示了该数据库对寻找合适同核异能态体系的作用。isomer triggering via nuclear excitation
同核异能态 γ射线激光 原子数据 电子跃迁诱导核激发 电子俘获诱导核激发 isomer gamma ray laser atomic data nuclear excitation by electronic transition nuclear excitation by electron capture
1 上海交通大学 物理系,上海 200240
2 清华大学 物理系 原子分子纳米科学教育部重点实验室,北京 100084
介绍了同核异能态的特点和诱发同核异能态的几种机制,如直接光激发、电子跃迁诱导核激发(NEET)和电子俘获诱导核激发(NEEC)。同核异能态的诱发辐射研究目前在国际上竞争激烈,尤其是对最近提出的NEEC的研究。同时探讨了在我国开展这些研究的可能性。
同核异能态 γ射线激光 直接光激发 电子跃迁诱导核激发 电子俘获诱导核激发 isomer γ ray laser direct photon excitation nuclear excitation by electronic transition nuclear excitation by electron capture
