粉末X射线衍射法监测发光有机分子结构转化的综合实验教学

结合粉末X射线衍射技术在物相分析领域的应用设计了一个综合创新性实验。实验内容主要包括利用粉末X射线衍射技术监测激发态分子内质子转移(Excited-state intramolecular proton transfer,ESIPT)有机分子在溶剂熏蒸下的结构转化过程。本实验综合培养了学生对粉末X射线衍射仪的操作技巧以及数据处理分析能力,提高了学生利用现代科学仪器来解决实际问题的能力。

密度泛函方法对外电场作用下NaH分子结构和激发特性的研究

采用密度泛函(DFT)方法,运用LSDA对不同外电场(-10.284 5×109~10.284 5×109 V/m)中基态NaH分子进行理论计算,得到了它的几何参数、电荷分布、电偶极矩、最高占据轨道能级、最低空轨道能级.采用杂化CIS-DFT方法(CIS-LSDA),在同样的外电场作用下,计算了NaH分子的激发能、波长和振子强度.结果表明,NaH分子结构强烈地依赖着外电场,且变化规律对电场方向呈现非对称性,外电场改变了NaH分子激发态出现的顺序和电子跃迁光谱强度.

未折叠蛋白质的普遍初始热力学亚稳态

探索和理解蛋白质折叠问题一直是分子生物学、结构生物学和生物物理学的终极挑战.未折叠的蛋白质应该存在一种普遍初始热力学亚稳态,否则无法解释蛋白质是如何在剧烈的热振动干扰下完成快速精确折叠的.本文通过分析水溶液环境和蛋白质折叠的相关性,揭示了一种由水分子屏蔽效应引起的未折叠蛋白质的普遍初始热力学亚稳态,该亚稳态的存在是水溶液环境中水分子的物理性质决定,并赋予未折叠蛋白质抵抗热扰动和避免错误折叠的能力.我们通过研究已发表的实验数据和建立分子模型,找到了该初始热力学亚稳态存在的相关证据,并推测了该亚稳态导致蛋白质精确折叠的相关物理学机制.

SAC/SAC-CI方法计算Li_2分子X^1Σ_g^+,A^1Σ_u^+,B^1Π_u,a^3Σ_u^+以及b^3Π_u态结构与势能函数(英文)

利用SAC(symmetry-adapted cluster)/SAC-CI(configuration interaction)方法以及优选出的6-311+g*基组对Li2分子基态X1Σg+,以及A1Σu+,B1Πu,a3Σu+和b3Πu激发态进行结构计算,用正规方程组对它们拟合Murrell-Sorbie函数或Huxley函数,做出的势能曲线与单点扫描结果符合较好,并计算出一些分子态的光谱常数,与已有的光谱实验结果进行了对比.结果显示,理论计算值与实验值相符合.

高压NMR在蛋白质结构和动力学研究中的应用

与温度一样,压力是基本的热力学变量.蛋白质在溶液中是多种构象的热力学平衡体.在不同的温度和压力等条件下,蛋白质包括折叠构象、变性构象以及各种中间体在内的不同构象的存在频率各不相同.当用压力作为扰动时,由于这些构象的偏摩尔体积不同,它们的存在频率便会因而发生变化,加压可将平衡向具有较小偏摩尔体积的方向移动.因此,利用高压核磁共振(NMR)技术,不仅可以研究高压对蛋白质结构和动力学的影响,还可以通过改变压力,在更为广泛的构象空间研究蛋白质结构和动力学.例如,利用平衡体系在加压时向体积小的构象方向移动这一特性,能够对在常压下因其存在频率低而难于检测、但在高压下因其体积小而存在频率增加了的构象进行深入研究,而这些构象往往与蛋白质的功能密切相关.该篇综述首先介绍了高压在蛋白质科学研究中的历史、有关概念和高压NMR技术;其次,结合实例,阐述高压NMR技术在蛋白质结构、折叠以及动力学研究中的应用;最后,对高压NMR技术在蛋白质研究中的应用前景进行展望.

紫外光区S_2分子激光诱导荧光光谱

利用真空脉冲放电超声射流气体束(H_2S/Ar^3%混合气体)的方法产生了气相S_2分子,并研究了30 400~34 400cm^(-1)范围内S_2分子的时间分辨和基态振动频率分辨的激光诱导荧光光谱,获得了184支谱带的高分辨率(0.1cm^(-1))和低分辨率(0.3cm^(-1))转动光谱。实验观测并归属了S_2分子B_u^(Σ-)-X^3Σ_g^-和B″~3Π_u-X^3Σ_g^-共84支振动跃迁,分析得到了激发态B^3Σ_u^-态ν=0~9和B″~3Π_u态ν=2~12的分子常数以及B^3Σ_u^-态的基态平衡分子构型。由于S_2分子B^3Σ_u^-与B″~3Π_u态之间存在微扰,这两个电子激发态的振动能级间隔、自旋分裂常数和自旋-轨道分裂常数变化不规律,转动跃迁强度和跃迁选择定则存在异常,利用~3Σ-~3Π的齐次微扰哈密顿量定性地对这些异常光谱进行了解释,进一步丰富了S_2分子紫外区低能电子激发态的信息。

外电场下GeO分子结构特性及激发性质的研究

用密度泛函理论,采用Hseh1pb/3-21g方法,优化在不同电场强度下获得GeO分子的稳定构型及结构参数,并对外电场作用下GeO分子的键长、总能量、电偶极矩、分子轨道、能隙和红外振动频率等进行分析.结果表明:在轴向(z方向)随外电场的增加,分子的键长增大,而分子总能量减小,偶极矩呈线性增加,LUMO轨道能量和HOMO轨道能量随着电场的增加而缓慢减少,能隙缓慢增加,其振幅变小,同时振动频率出现红移现象.另外,基于相同的基组采用TDDFT的方法研究了外电场对GeO分子的紫外可见吸收光谱、激发能和振子强度等的影响.结果表明:随着外电场的增加跃迁能量降低,产生的激发态波长增大,吸收峰出现红移,同时摩尔吸收系数减小.

核磁共振波谱法在蛋白质三维结构解析中的应用

蛋白质特定的三维结构与其生物功能密切相关,因此,研究蛋白质的三维结构有助于揭示其生物功能机制。将核磁共振(NMR)波谱法应用于研究溶液状态下蛋白质的三维结构,能够更加准确地揭示蛋白质结构与生物功能之间的关系。本文综述了NMR解析蛋白质三维结构的理论和技术方法,以及NMR结合其他生物物理手段,并辅以分子建模计算法研究蛋白质三维结构的研究进展和最新方法,为精准解析蛋白质的三维结构提供思路及策略。

单重态氧气分子的电子结构排布

单重态氧气分子是一种十分重要的“活性氧”(ROS),在燃烧、医疗、生物、材料等诸多领域扮演着十分重要的角色。单重态氧气分子电子结构介绍是“光化学”及“量子化学”课程中的重要内容。借助群论、波函数分析及高精度量子化学计算方法对单重态氧气分子的电子结构进行研究,通过对单重态氧气分子的电子结构排布方式的解析,帮助学生认清氧气分子电子结构排布方式和波函数之间的关系。