水溶性苝系衍生物荧光探针识别金属离子的光物理机制计算研究

随着人们对荧光化合物电子光谱和光物理行为的深入研究,在利用荧光分子作为探针,检测各种不同体系的状态及其变化等方面都有了巨大的进展。其中,N,N′-二天冬氨酸铵盐-3,4,9,10-四羧酸二酰亚胺(PTCDA)是一种水体环境中选择性好灵敏度高的典型荧光分子探针。本文用密度泛函理论对PTCDA的光物理机制进行研究。计算了PTCDA分子在理想状态下的最优构型,电荷布居和激发光谱。根据计算结果,拟合此苝系衍生物激发态与Cu2+结合前后的吸收光谱,与Cu2+结合前后,吸收光谱峰形相似,加铜后整体吸收峰位发生了红移,有猝灭变色现象。通过与实验值的对比,计算所得分子构型合理有效,激发光谱谱峰位置切合实际。分析得出:PTCDA分子对二价铜离子有较好荧光探测活性,其光信号响应机制属于分子内电荷转移(ICT)机制。当分子接收二价铜离子时,吸收光谱谱峰位置红移,分子内电荷转移方向和强度均发生变化,既有猝灭信号,也有光的颜色变化信号,是一种具有猝灭与变色双信号的荧光探针材料,具有很大的开发潜力。所做工作只是用量子化学计算方法在分子荧光探针领域进行光物理响应机制分析的初步探索,可以为该领域提供系统而有价值的理论参考。

新型荧光探针光猝灭的光物理机制含时密度泛函理论计算

3-羟基黄酮(3-HF)是二代新型荧光分子探针的典型代表,用高精度的量子化学计算方法—密度泛函理论对3-羟基黄酮的光物理机制进行研究。计算了3-羟基黄酮分子在理想状态下的最优构型,电荷布居和激发光谱。得到3-羟基黄酮荧光的发射光谱,从而分析出3-羟基黄酮分子内质子转移的光物理循环图,解释其光物理机制。通过与实验值的对比,计算所得分子构型合理有效,激发光谱谱峰位置切合实际。该工作只是用量子化学计算方法在分子荧光探针领域进行光物理响应机制分析的初步探索,可以为该领域提供有价值的理论参考。

单分子光谱在化学领域的应用进展与展望

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言,单分子光谱在化学领域的应用远未达到预期的广度本文综述了单分子光谱在化学领域中的重要应用,包括单分子成像、单分子传感、单分子催化和单分子光物理研究等方面.另外,本文还展望了单分子光谱在化学反应过程研究方面的应用潜力.

一种香豆素-吲哚类氰离子荧光探针的理论研究

为了开发新型氰离子荧光探针,采用量子化学计算方法、密度泛函理论对一种新型香豆素-吲哚类荧光探针M+1及其与CN-的加成物M1-CN的优化构型、吸收光谱、激发光谱进行了研究,并讨论该探针应用于氰离子检测的光物理机制.结果显示:M1^+最大发射光谱为766nm,处于近红外区;M1-CN的最大发射光谱为285nm,该探针与CN-加成后发射光谱发生了非常显著的蓝移;激发态下M1^+和M1-CN的前沿轨道形状差异较大.表明M+1可作为检测CN-的高灵敏荧光探针,并可用于生物医学光学成像剂.

两种对称无氯吩恶嗪盐的三阶光学非线性及动力学探究

通过纳秒和皮秒Z扫描技术测量了在532 nm波长激发下的两种对称无氯吩恶嗪盐的三阶光学非线性响应,发现其中Br和I在纳秒时域下的β,γandχ(3)数值比参考文献中要高一个数量级。结果表明不同的基团添加到主链上对吩恶恶嗪的非线性光学特性产生较大的调控作用。为了更深入地探究Br和I溶液的非线性来源机制,进行了532 nm波长下的皮秒时间分辨泵浦探测实验,发现样品中Br和I的σ1/σ0比值分别是9.1和8.3,都比已报道的有机盐乙腈溶液的σ1/σ0比值大。大的σ1/σ0比值以及长激发态寿命使样品比文献中报道的非对称型结构的机盐乙腈溶液拥有更好的非线性光学性能。

Reversal of the Magnetic Nanofilms and Data Recording by Spin Current

The article presents the results of experimental studies of the physical mechanisms and magnetic switching dynamics of films with one or two magnetic nanolayers under an irradiation picosecond and femtosecond laser pulses and also the samples of data recording devices on the spin storage medium are described. The study used a film with perpendicular anisotropy （Tb22Co5Fe73/Pr6O11/Tb29Co5Fe76, Tb25Co5Fe70/Al2O3, Tb22Co5Fe73, Tb19Co5Fe76） and films planar single-axis magnetic anisotropy （Co80Fe20/Pr6O11/CO30Fe70）. The magnetic switching of magnetic layers under action the magnetic field of a spin current is the most important for practical use in elements of spintronic. The spin current can also be realized using short electrical pulses. On the basis of this mechanism, the high-speed recording of information on the spin carrier has been realized.