光波导分光光谱技术研究染料分子在玻璃表面的吸附特性

光波导分光光谱技术利用光波导表面的消逝场敏感地测定有色物质亚单分子吸附层的偏振吸收光谱,非常适合于研究染料、颜料、荧光分子、量子点、金属纳米粒子、带色基的蛋白质等在固/液界面的吸附行为.本文使用宽频带卤钨灯、棱镜耦合的薄膜玻璃光波导和基于电荷耦合器件(CCD)的光谱分析仪设计制作了具有时间分辨本领的光波导分光光谱装置,并利用该装置实时监测了罗丹明6G(R6G)和亚甲基蓝(MB)在玻璃表面的吸附特性.通过比较在横电(TE)和横磁(TM)偏振模式下的吸收光谱,发现R6G主要以二聚体和单体的形式吸附在玻璃表面,而MB主要以多聚体的形式吸附在玻璃表面,并分别估算了它们的平均取向角.

基于光波导分光光谱技术研究蛋白质与亚甲基蓝的竞争吸附行为

通过利用时间分辨光波导分光光谱技术原位测量从蛋白质-亚甲基蓝(MB)混合水溶液吸附到亲水玻璃光波导表面的MB可见光吸收谱,观测到在溶液pH值低于蛋白质等电点时MB与牛血清蛋白(BSA)以及MB与血红蛋白(Hb)存在竞争吸附行为,进一步测得这种竞争吸附行为对蛋白质浓度十分敏感,可以用于简单测定溶液中的蛋白质含量.基于Langmuir等温吸附理论推导出了两种分子竞争吸附的动力学方程,并利用该动力学方程对实验测得的吸光度随时间变化曲线进行了最佳拟合,揭示了玻璃表面吸附的MB分子个数在达到最大值后随时间呈指数衰减,同时得出拟合参数与蛋白质浓度呈准线性关系.

光波导分光光谱技术用于分子吸附动力学的研究

文章以蛋白质与亚甲基蓝的竞争吸附行为为例,重点研究了光波导分光光谱技术应用在分子吸附动力学中的方法与作用,对实验所用仪器试剂进行介绍,并总结实验过程中所发生的反应变化,对其原理进行重点介绍,总结结果为技术运用提供更准确的参照范围,并促进反应过程更顺利的进行.

基于偏振光波导分光光谱技术原位研究纳米金-细胞色素c自组装过程

时间分辨偏振光波导分光光谱技术是一种用于研究表面分子吸附动力学的强大工具.利用该技术实时、原位监测纳米金与细胞色素c的静电自组装过程,发现随着吸附层数的增加,纳米金粒子吸附层产生的局域等离子体共振(LSPR)吸收峰发生了红移,而且在横磁(TM)模式下的红移比横电(TE)模式下的红移更快;细胞色素c在纳米金表面的吸附导致LSPR吸收峰的峰位和强度在TM模式下显著红移和升高,相比之下,TE模式下的LSPR吸收峰无明显变化.对实验数据的分析验证了纳米金在细胞色素c单分子层表面的吸附动力学行为遵循扩散控制模型,细胞色素c在纳米金单粒子层表面的吸附动力学行为遵循Langmuir等温吸附模型,进一步估算了细胞色素c在纳米金表面的吸附速率常数、脱附速率常数和吸附自由能.

基于非负矩阵因子分解的光波导分光光谱分析

以罗丹明6G作为实验材料,将非负矩阵因子分解(NMF)作为特征提取的方法用于具有时间分辨特性的光波导分光光谱的分析;与传统的主成分分析(PCA)作对比分析,指出选用NMF作为特征提取方法的优点.结果表明与光波导分光光谱的分析中传统的波长吸光度曲线或时间-吸光度曲线的分析方法相比较,将波长/时间-吸光度曲线融入色温图展示,无须降采样显示,数据的完整性更强;采用PCA或NMF进行特征提取的方法能够得到动态、直观的结果,且该结果与传统方法分析得到的结果具有一致性;与PCA相比,NMF的因子载荷和因子得分不与真实物理信息矛盾,因此更适合用于光波导分光光谱的分析.

玻璃硅烷化处理对罗丹明6G和亚甲基蓝吸附行为的影响

利用六甲基二硅烷胺对平面玻璃光波导(高折射率透明导光薄膜介质)进行硅烷化处理,得到水接触角大于90°的疏水表面.然后使用时间分辨光波导分光光谱技术研究水溶液中的罗丹明6G(R6G)和亚甲基蓝(MB)分子在疏水玻璃表面的吸附行为,并与亲水玻璃条件下测得的结果进行对比.对利用疏水玻璃光波导测得的R6G的吸附-脱附动力学曲线进行Langmuir拟合得到了R6G的吸附速率常数,脱附速率常数以及吸附自由能.并且发现与亲水玻璃情况相比,吸附速率常数增大,脱附速率常数减小,吸附自由能更负.在疏水玻璃表面形成的R6G和MB吸附层的吸光度与亲水玻璃情况相比显著升高,表明这两种分子更倾向于吸附在疏水玻璃表面.实验结果还发现玻璃硅烷化处理能够有效抑制这两种染料分子在表面的聚合反应.