飞秒时间分辨质谱方法研究CF_3I光电离动力学

利用飞秒双色泵浦 探测 (pump probe)飞行时间质谱方法研究了CF3 I分子多光子电离动力学 ,所用泵浦光及探测光的中心波长分别为 2 6 5和 398nm .获得了母分子离子CF3 I+ 信号及其碎片离子CF3 + 和I+ 信号的寿命衰减常数分别为 (96± 7)、(198± 13)和 (16 7± 6 )fs.这些离子产生的多光子通道机理不同 :CF3 I来自 (1+2′)跃迁 ,单光子泵浦光与CF3 IA带共振 ;驭光子泵浦光激发CF3 I分子到 5 pπ7sδ(2 Π1/ 2 )里德伯态 ,单光子探测光电离产生的母分子离子解离产生CF3 + ;I+ 来自 (2 +2′)和 (1+1′ +2′)

光系统Ⅱ捕光复合体飞秒时间分辨荧光特性的研究

采用时间分辨荧光光谱技术研究了菠菜 (SpinaciaoleraceaL .)叶绿体中捕光色素复合体 (LHCⅡ )荧光的时间特性和光谱特性。用脉宽为 12 0fs、波长为 40 0nm的倍频钛宝石激光激发LHCⅡ样品 ;原始荧光信号由Boxcar采集 ,通过建立多指数模型 ,用非线性最小二乘法拟合 ,得到了激发能在LHCⅡ中传递的时间常数分别为 :32 0fs、4.0ps和 2 0 .0ps。相对应的各组分荧光占总荧光的百分比分别为 :3.4%、5 0 .0 %和 46 .6 %。经全局分析 ,解得荧光强度随波长变化曲线 ;用高斯 3峰解叠得到荧光光谱的峰值波长分别为 :6 5 2nm、6 72nm和 6 91nm。通过分析得出了时间常数与LHCⅡ中各色素成分之间的对应关系 。

PSⅡ核心复合物能量传递的飞秒时间分辨荧光光谱学研究

运用稳态、瞬态荧光光谱技术对光系统Ⅱ核心复合物的能量传递动力学进行研究。分别用436 nm光脉冲激发叶绿素a分子、451 nm光激发叶绿素a和β-胡萝卜素分子、473和481 nm光激发β-胡萝卜素分子,得到5组反应能量传递、电荷重组等过程的寿命组分:8～40 ps为核心天线中β-胡萝卜素分子通过相邻β-胡萝卜素分子或中间叶绿素a向叶绿素a分子传递能量的时间;85～152 ps为核心天线色素分子激发能传递时间;201～925 ps反映部分电荷重组过程;1.031～1.21 ns为参与能量传递的色素分子从激发态衰退回到基态的时间;6.17～18.13 ns的长寿命时间组分归因于P680+Pheo-的重组过程。将荧光发射谱进行高斯解析,发现在核心复合物中还至少存在Chla683685、Chla680682、Chla673,677679三种特征叶绿素a分子。

飞秒时间分辨质谱和光电子影像对分子激发态动力学的研究

分子量子态的研究,特别是分子激发态演化过程的研究不仅可以了解分子量子态的基本特性和量子态之间的相互作用,而且可以了解化学反应过程和反应通道间的相互作用.飞秒时间分辨质谱和光电子影像是将飞秒抽运-探测分别与飞行时间质谱和光电子影像相结合的超快谱学方法,为实现分子内部量子态探测,研究分子量子态相互作用及超快动力学过程提供了强有力的工具,可以在飞秒时间尺度下研究单分子反应过程中的光物理或光化学机理.本文详细介绍了飞秒时间分辨质谱和光电子影像的技术原理,并结合本课题组的工作,展示了这两种方法在量子态探测及相互作用研究领域,特别是激发态电子退相、波包演化、能量转移、分子光解动力学以及分子激发态结构动力学研究中的广泛应用.最后,对该技术的发展前景以及进一步的研究工作和方向进行了展望.

DMSO溶剂中All-trans-astaxanthin激发态的飞秒时间分辨光谱

基于飞秒时间分辨瞬态吸收和多元瞬态光栅光谱技术对全反式Astaxanthin(AXT)在DMSO溶剂中的超快激发态弛豫动力学进行了观测.结果表明,光激发后AXT/DMSO体系直接发生S_0→S_2跃迁,基态漂白对应光谱范围为420~550nm.由S_2→S_1的内转换过程发生的时间常数为120~160fs.S_1态激发态吸收对应的光谱范围为550~740nm,基态漂白恢复过程对应的是S_1→S_0的内转换过程,其时间尺度为4.50~5.50ps.

飞秒时间分辨取样光谱仪的研制

研制的飞秒(10^(-15)s)时间分辨取样光谱仅由三部分组成:①飞秒激光探针弥散补偿光学系统,②氩激光泵浦掺钛兰宝石飞秒激光系统,③信号探测、数据采集分析处理系统。掺钛兰宝石飞秒激光器在7W氩激光全线泵浦下,能输出平均功率400mW、持续期50fs到300fs的光脉冲。其光谱可在750nm到920nm范围内调谐,经LBO晶体倍频,能得到375nm到460nm的二次谐波。整体取样光谱仪的时间分辨为90fs到320fs,光谱分辨率好于0.1nm,泵浦一探测差异吸收灵敏度达到10^(-6)～10^(-7)量级。该光谱仪已用于"八五"国家攀登计划"飞秒激光技术与超快过程研究"项目中的光合作用PSⅡ反应中心原初电荷分离等超快过程研究。

聚腈分子的飞秒时间分辨光克尔效应

本文利用飞秒时间分辨光克尔效应，对主链为C＝N结构的两种共轭聚腈高分子（聚氨基苯腈和聚硝基苯腈）的溶液和薄膜进行研究，所测得的时间分辨光克尔信号均表现为超快响应。测定出较大的材料三阶非线性极化率和相应的分子二阶超极化率，给出每种聚腈分子的二阶超极化率随其聚合度的增大而提高的大致规律。

飞秒时间分辨质谱技术在超快动力学中的应用进展

飞秒时间分辨质谱技术是飞秒抽运-探测技术与飞行时间质谱技术的结合。可以测得在不同抽运-探测时间延迟下,分子电子激发态电离或解离而来的离子质谱;不同抽运-探测时间延迟下,质谱信号强弱的变化反映了激发态布居数的时态信息;给出了分子激发态和里德堡态中准确的寿命信息、分子激发态势能面非绝热耦合信息以及分子过渡态信息。介绍了飞秒时间分辨质谱技术在分子激发态研究中的最新应用进展,以及在里德堡态解离、异构化、内转换、系间交叉等超快动力学过程研究中的最新进展。指出飞秒时间分辨质谱技术将在一些新现象的研究中发挥重要的作用。

我国首例飞秒时间分辨近场光学系统成功实现

北京大学物理学院张家森教授等人在今年6月出版的《物理学报》上，发表了题为“飞秒时间分辨近场光学系统实现及其应用”的论文。这是国内首例实现飞秒光脉冲和近场光学显微镜相结合，成功实现了三维空间加一维时间的四维高分辨光谱，从而为研究介观尺度下的超快物理过程提供了有力的工具。在国际上，

我国科学家实现首例飞秒时间分辨近场光学系统

我国科学家已成功实现首例飞秒时间分辨近场光学系统。从而使中国在飞秒这一时间尺度领域的基础理论及应用研究达到世界先进水平。

飞秒时间分辨近场光学系统

北京大学物理学院教授张家森在近期出版的《物理学报》上，发表了题为《飞秒时间分辨近场光学系统实现及其应用》的论文。这篇文章表明，我国科学家实现了国内首例飞秒近场光学系统，时间分辨力达到170fs，空间分辨力达到80nm。此前，国际上只有瑞典、日本等国的几个研究小组达到这一水平。在7月27H举行的中国科协第七次科技期刊与媒体见面会上，有关专家将这一成果推荐给大众媒体。

我国首例飞秒时间分辨近场光学系统

近年来，随着飞秒脉冲激光技术的发展．飞秒时间分辨光谱技术在纳米材料的载流子弛豫动力学、化学反应动力学、光合作用超快过程等研究领域得到了广泛应用。其中很多研究对象的超快动力学性质具有高度空间依赖性，如纳米材料、量子线、量子点以及光合系统捕光色素复合物等。由于普通的远场飞秒光谱技术受到衍射极限的限制．无法对纳米结构的非均一性所造成的精细结构加以分析．

飞秒时间分辨拉曼光谱用于研究β-胡萝卜素单重激发态内转换和振动弛豫过程

搭建了飞秒时间分辨受激拉曼光谱(FSRS)装置,并用于研究全反式β-胡萝卜素单重电子激发态超快内转换和振动弛豫过程.基于三脉冲"抽运-探测"方案搭建的时间分辨受激拉曼光谱装置同时实现了150fs的时间分辨率和23.7cm-1的光谱分辨率,光谱检测范围为300—4000cm-1.对全反式β-胡萝卜素电子激发态的飞秒时间分辨拉曼光谱研究表明,β-胡萝卜素被激发到S2态后,经由寿命约为0.3ps的中间态SX态实现向S1态的内转换(S2→SX→S1),S1态继而发生分子内和环境冷却引起的振动弛豫过程,时间尺度分别为0.3—0.6ps和～11ps,其中"热"S1态的寿命和S1→S0内转换的时间尺度相当(～11ps);S0态的分子内振动弛豫和"热"S0态振动弛豫过程的时间尺度分别为～0.3ps和～15ps.上述β-胡萝卜素的电子激发态内转换和振动弛豫特性有助于理解它在光合作用体系中的辅助捕光功能.

电子型掺杂高温超导体La_(2-x)Ce_xCuO_4飞秒时间分辨动力学研究

利用飞秒时间分辨光抽运探测技术研究了电子型掺杂La2-xCexCuO4(LCCO)高温超导材料的准粒子超快动力学过程.得到低温(T<0.7Tc)、转变温度附近(0.7Tc≤T≤Tc)和高温(T>Tc)三个温区内的动力学行为.研究发现,低温时准粒子寿命随温度上升而下降,接近转变温度时出现反常的上升,正常态准粒子寿命受赝能隙影响明显大于金属中电声子的弛豫时间.还发现电子型掺杂LCCO光感生反射率变化ΔR/R动力学曲线存在皮秒量级的上升过程,它反映Cooper对被打散的时间较长,上升时间随温度增加而变短.采用Rothwarf和Taylar提出的理论模型对实验结果进行了分析.

飞秒时间分辨光抽运探测技术及进展

文章简要介绍了飞秒时间分辨光抽运探测技术以及作者所在实验室的最新研究进展.灵敏度和信噪比是实验中的重要参数,文章着重介绍了作者在这两方面的改进,从而可检测到更微弱信号,并降低了使用的激光功率.配合具有光学窗口的液氦低温系统,还可对更多领域的材料进行研究,其中包括高温超导、生物化学样品和纳米材料等,并可给出物质内部结构等方面的重要信息.

全反式类胡萝卜醛(all-trans-β-Apo-8’-carotenal)的飞秒时间分辨瞬态吸收光谱

用奇异值分解和全局非线性拟合的方法处理全反式胡萝卜醛(all-trans-β-Apo-8’?carotenal)的飞秒时间分辨瞬态吸收光谱.以串行激发态弛豫动力学反应为模型,分别得到其在非极性溶剂正己烷和极性溶剂甲醇中的各个高激发态组分的吸收光谱和其各自的时间动力学特性,在正己烷中主要得到3个电子态能级,它们分别是S3(170fs),S2(2.32ps)和S1(26ps),而在甲醇中只得到两个能级,分别为S2(190fs)和S1(9.4ps).比较发现胡萝卜醛在甲醇中的瞬态吸收光谱红移,且S1态寿命变短,经分析认为是C==O基团的作用.同时表明SVD方法是处理飞秒时间分辨瞬态吸收光谱有效的工具.

飞秒电子衍射

本文搭建了一套飞秒电子衍射系统 .取得了初步的结果 。

利用飞秒光谱研究CdTe纳米晶的超快动力学

利用飞秒时间分辨瞬时吸收光谱技术,研究了甲苯溶液中CdTe纳米晶的超快动力学过程.结果表明,CdTe的最大吸收强度随泵浦光强线性变化,这说明在所用泵浦光强下,样品没有发生光退化.当固定泵浦光强时,测量得到的不同光学密度时的瞬时吸收光谱可以用双指数函数很好地拟合,这意味着CdTe中的载流子弛豫过程主要包含两个过程,分别为较快的表面态电子俘获过程和较慢的表面态电子与价带底空穴的复合过程.实验结果表明,当光学密度增加时较快过程的弛豫时间随光学密度的增加而增加,这是由于CdTe纳米晶间的相互作用增强,阻碍了能量向周围溶剂的扩散;而较慢过程的弛豫时间却是减小的,这是由光学密度对CdTe纳米晶表面态的影响导致的.