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菌紫质分子组装膜制备及其非线性光学性能研究

祁春媛  
【摘要】:细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin)是自然界一种较小的膜蛋白,由248个氨基酸组成,分子量约为26kD,自上世纪60年代被发现以来,已成为膜蛋白研究领域科学家的研究热点。它不仅在基础理论研究中有深刻的意义,也有广阔的应用前景。 细菌视紫红质薄膜的光电响应性质及光致变色性质早已引起人们的注意,部分研究成果已投入应用,但对细菌视紫红质制成的薄膜的非线性光学性质却鲜有报道。 本论文主要总结了细菌视紫红质(bR)的LB膜的制备并对其进行光学非线性性能的研究过程。实验制备了两种bR分子的薄膜,分别是用化学沉积法制备的自组装膜和LB拉膜法制备的38层200nm的bR分子的LB膜。后选用LB膜进行光学非线性研究。通过测量LB膜的紫外吸收光谱和拉曼光谱对成膜的性质进行了分析,证明了成膜的过程并未破坏bR的结构与其活性部位生色团视黄醛的活性,因而在光电子学中有潜在的应用前景。 成膜后采用Z扫描法对LB膜三阶非线性光学性质进行了测量和分析。实验结果表明,菌紫质的LB膜具有较高的三阶非线性光学性质。在靠近吸收带的400nm处,它的三阶非线性极化率为10~(-8)esu,而在800nm处,它的三阶非线性极化率为10~(-9)esu。实验结果不仅与菌紫质蛋白质本身具有较高的三阶非线性极化率相吻合也表明了菌紫质的LB膜在非线性光学器件方面具有潜在的应用前景。 本文还对bR分子自组装膜作四波混频实验,对bR分子LB膜做二次谐波实验,期望分别获得三阶和二阶非线性光学极化率,但由于信号较弱,未得到有意义的结果。菌紫质LB膜具有较高的三阶非线性极化率,但是其二阶非线性效应却很小,其原因仍有待我们继续研究。


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