1 湖北中医药大学药学院, 湖北 武汉 430072
2 武汉纺织大学化学与化工学院, 湖北 武汉 430200
槲皮素为天然黄酮类化合物, 可用于高血压、 高血脂、 心血管疾病、 癌症等的预防和治疗; 槲皮素的定量检测在生物化学、 临床医学等领域尤为重要。 利用分子荧光物质(DSAZn)的聚集诱导发光现象(AIE), 通过配位作用识别靶标分子槲皮素, 结合激发态电子转移原理, 提出了一种AIE型荧光分子对槲皮素的高灵敏度、 高选择性检测方法。 实验研究了pH 7.0的PBS缓冲液中DSAZn的荧光随着五种药物分子(槲皮素、 淫羊藿素、 异鼠李素、 芦丁、 多巴胺)加入后的变化情况。 采用荧光分光光度计, 以415 nm为激发波长, 扫描435~680 nm的荧光发射光谱。 采用紫外分光光度计, 扫描DSAZn 250~750 nm的紫外吸收光谱。 紫外检测表明中药分子槲皮素可以与AIE荧光探针形成复合物, 因此加入槲皮素后AIE探针的荧光被静态猝灭。 荧光检测表明五种药物分子对荧光探针的猝灭强弱有明显差异, 槲皮素与DSAZn结合常数为1.34×107 L·mol-1, 比其他四种药物分子和DSAZn的结合常数高出一个数量级, 显示出DSAZn对槲皮素具有较好的选择性。 槲皮素的检测限为3.07 nmol·L-1, 低于诸多文献已报道的参考值, 表明DSAZn对槲皮素的识别具有较高的灵敏度。 由荧光滴定光谱和荧光滴定曲线得到槲皮素对DSAZn的滴定方程为: y=0.013 4x-0.294 82, 槲皮素浓度在0~5 μmol·L-1范围内线性关系良好, 线性相关系数r=0.994 3。 由此构建出一种AIE型荧光分子对槲皮素的高选择性、 高灵敏度检测方法, 该方法操作简便、 重复性好, 为具有相似结构药物的检测提供了新的研究思路。
荧光探针 荧光分析 聚集诱导发光 电子转移 配位作用 Fluorescent probe Fluorescence analysis Aggregation-induced emission Electron transfer Coordination interaction
1 国防科技大学文理学院生物与化学系, 湖南 长沙 410073
2 2. Institut für Analytische Chemie, Universität Leipzig, 04103 Leipzig, Germany
黄素类物质在生物体内广泛存在, 是许多电子转移反应的活性中心, 也是电子传递链的重要组成部分。 其受到光照激发后引起的电子转移, 是许多生命过程的基础与起始步骤。 特别地, 一种名为隐花色素的黄素蛋白在光激发后经一系列电子转移形成自旋相关自由基对, 被认为是最有可能的生物磁敏物质, 更使黄素体系电子转移过程的动力学, 特别是自旋动力学过程倍受关注。 对黄素电子转移过程及相关机理进行研究, 有助于厘清多种生命过程的化学机理与影响因素。 为此, 科学界综合运用了多种仪器与测试手段, 其中主要包括紫外-可见光谱, 荧光光谱, 瞬态吸收光谱, 光化学诱导动态核极化(Photo-CIDNP)技术等。 通过多年的研究, 对黄素在生物体内的作用机理与电子转移过程的认识经历了由浅入深, 不断深入的过程。 紫外-可见光谱(UV-Vis)主要用于研究黄素系统中的电子激发, 自旋动力学和电子转移。 结合理论计算, UV-Vis还可以识别电子转移中涉及的基团并进行定量分析。 荧光光谱可以识别电子受激发的物质, 在反应过程中观察黄素和半醌中间体的产生和消耗, 并确定其氧化还原和质子化状态。 瞬态吸收光谱适于观测反应过程中出现的短寿命物种, 其中飞秒泵浦探测技术的引入大大提高了观测的时间分辨率, 并且可以通过光谱特征区分单重态和三重态的自由基对。 光化学诱导动态核极化核磁共振(NMR)可以直接观察电子-核自旋动力学过程。 磁场依赖性photo-CIDNP NMR揭示了控制单重态与三重态互变的因素, 并提出了生物地磁导航可能依赖的化学机制。 腔吸收与单分子光谱的运用, 从技术上提高了实验装置的灵敏度并降低检测限。 主要介绍黄素体系电子转移过程研究所运用的各种光谱手段与取得的成果, 并展望其未来。
黄素 电子转移 光谱 自旋动力学 磁感应 Flavin Electron transfer Spectroscopy Spin-dynamics Magnetoreception
1 西安交通工程学院公共课部，西安 710300
2 中国矿业大学材料与物理学院，徐州 221116
通过溶胶凝胶法制备了光催化活性更高的Ce∶ZnO复合粉体光催化材料，并采用X射线衍射(XRD)、电子顺磁共振(EPR)、紫外可见光谱(UV-Vis)技术对所制备的粉体样品的晶体种类及结构、自由基种类及含量、光催化效率进行表征分析。复合样品的X射线衍射测试结果显示，随着掺杂浓度的增加，先后检测到CeO2的(111)和(200)晶面特征峰，且衍射峰强度逐渐增强。此外，适量的掺杂(c(Ce3+)=2%)可减小ZnO晶体的晶粒尺寸。电子顺磁共振测试结果显示，Ce∶ZnO复合光催化材料中存在三类自由基，分别是Zn-H络合物、正一价氧空位、CeO2表面吸附的超氧根离子。紫外可见光谱测试表明，适量的掺杂可有效提高ZnO催化剂的光催化活性，综合分析显示，ZnO光催化活性提高的主要原因是Ce3+的掺入使得材料中电子数量增多，进而提高了活性自由基·O-2的数量。本文通过EPR技术和XRD衍射技术，成功表征了Ce3+掺杂对ZnO材料中自由基种类合成的影响过程，并结合UV-Vis技术，对Ce∶ZnO复合材料光催化降解甲基橙的过程中的电子转移过程作出了合理的解释。
电子顺磁共振 Ce3+掺杂 光催化活性 电子转移 自由基 ZnO ZnO electron paramagnetic resonance Ce3+ doping photocatalytic activity electron transfer free radical
中国石油大学(华东) 理学院, 山东 青岛 266580
染料敏化剂是染料敏化太阳能电池中关键的光电转换材料, 其受光激发后, 电子由低能级基态跃迁到高能级激发态从而产生有效的电势差。设计和筛选优异性能的染料敏化剂有利于提升其光电转化效率。本文以相关实验研究为背景, 设计了一系列具有不同桥位基团的四硫富瓦烯(TTF)类纯有机染料敏化剂, 利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对其光电转化及分子内电子转移特性进行了系统研究, 通过比较筛选出了高性能的四硫富瓦烯类染料敏化剂。研究结果表明, 以环戊联噻吩及其衍生物作为桥位基团的四硫富瓦类染料敏化剂的整体性能更佳, 主要表现在较好的电荷分离态、拓宽的光谱吸收范围、提升的光捕获效率以及增强的分子内电子转移(IET)性能等。
四硫富瓦烯类染料敏化剂 密度泛函理论 光电转换 分子内电子转移 tetrathiafulvalene-based metal-free dye sensitizer density functional theory photoelectric conversion intramolecular electron transfer
1 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
通过测量单分子荧光亮态、暗态持续时间的概率密度统计特性, 研究了氧气含量对单分子电子转移动力学特性的影响。在富氧环境下,单分子荧光闪烁由离子态的电子布居引起, 呈现幂律分布; 在贫氧环境下,单分子荧光闪烁主要源于三重态的电子布居, 呈现指数截止型幂律分布; 在特定氧气环境下, 两种电子转移过程呈现明显的竞争效应, 部分单分子荧光闪烁服从幂律分布, 其余单分子荧光闪烁服从指数截止型幂律分布。
光谱学 单分子 氧气 电子转移 荧光闪烁 概率密度分布 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 053004
山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
近年来，单分子光学已经成为研究物理、化学和生命科学中微观现象和物质组成的重要工具。单分子荧光的有效操控对构建基于单分子的量子器件以及测量化学反应与生命现象具有重要作用。介绍了利用电场操控单分子荧光方面的研究进展，主要包括利用电场对单分子荧光的调制、电场诱导单分子荧光迟滞效应以及单分子荧光开关的制备。
光谱学 单分子荧光 电场 操控 电子转移 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 020003
1 常州大学材料科学与工程学院 材料化学系， 江苏 常州 213164
2 江苏欧密格光电科技股份有限公司， 江苏 常州 213164
通过Suzuki偶合反应合成了聚［9，9-二辛基芴-9，9-双（丙酸基）芴］（PF8COOH），并采用溶胶-凝胶法制备了羧酸型聚芴/二氧化钛（TiO2）杂化材料。通过核磁共振氢谱（1H NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、X射线衍射（XRD）和荧光发射光谱对聚合物及其杂化材料进行了表征，并研究了杂化材料的荧光猝灭行为。结果表明，所合成的PF8COOH数均分子量为19 600，PF8COOH的紫外-可见吸收和荧光发射光谱较聚（9，9-二辛基芴）（PF8）均发生红移。通过溶胶-凝胶法制得了PF8COOH/TiO2杂化材料，其中TiO2主要为金红石型。杂化材料出现明显的荧光猝灭现象，TiO2含量越大则杂化材料的荧光猝灭现象越明显。羧基的引入可使聚芴与TiO2之间的相互作用增强，电子更容易从聚芴向TiO2转移，因而PF8COOH/TiO2杂化材料的荧光猝灭现象比PF8/TiO2杂化材料更明显。
羧酸型聚芴 二氧化钛 杂化材料 荧光猝灭 电子转移 carboxylated polyfluorene titanium dioxide hybrid materials fluorescence quenching electron transfer
1 东北石油大学 电子科学学院,大庆 163318
2 新加坡科技研究局 微电子研究所,新加坡 117685
利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法系统研究ITO/Ag、CdS/Ag、和ZnS/Ag纳米核壳结构的消光特性。研究结果表明,银纳米核壳的表面等离子体共振吸收峰位置随周围介质折射率和颗粒核壳比的增大逐渐红移;且当核壳比相同时,较大球径纳米核壳的消光峰位置处在长波长处。研究亦发现,银壳与化合物之间存在显著的电子迁移现象,相同球径的银表面电子密度降低程度由高到低为CdS/Ag、ZnS/Ag、ITO/Ag。
光学性质 银纳米核壳 离散偶极近似 消光光谱 电子迁移 optical properties silver core/shell nanoparticles DDA extinction spectrum electron transfer
中国科学院安徽光学精密机械研究所 国家环境光学监测技术重点实验室, 合肥 230031
激发光强和激发持续时间是快速光脉冲藻类光合作用测量方法的关键实验条件.通过光脉冲激发实验, 定量分析了不同平均激发光强下还原态初级电子受体的比例和发生再氧化的初级电子受体的比例.结果表明：快速光脉冲激发的最佳平均光强为30 000 μmol quanta·m-2·s-1, 最佳激发持续时间为70 μs;30 000 μmol quanta·m-2·s-1平均激发光强能够在70 μs内还原96.08%的初级电子受体, 且仅9.81%的初级电子受体发生了再氧化.
藻类 光合作用 荧光 电子传递 光学测量 Algae Photosynthesis Fluorescence Electron transfer Optical measurement
