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《南京林业大学》 2017年
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氨基酸太赫兹光谱的温度相关性研究

虞江萍  
【摘要】:太赫兹波是一种介于微波和红外之间的电磁波,其频率范围在0.1-10THz之间,由于它穿透性很强,并且具备低能性的太赫兹脉冲不会导致生物分子产生光致电离,因此它是一种有效的无损检测方法,逐渐在生物分子的鉴别、检测方面得到广泛的应用。氨基酸是一类同时含有氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的有机化合物。它对细胞的构建和组织的修复起到重要作用,是构成蛋白质的基本组成单位。氨基酸在太赫兹频段具有灵敏的光谱响应,表现在有明显的特征吸收峰,能够反映出氨基酸分子结构在太赫兹频段具有丰富的振动和转动模式。本文利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术,结合太赫兹时域光谱仪(THz-TDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),对20种α氨基酸及PET的混合物进行研究,发现当混合物中氨基酸的比例越高,样品对太赫兹光谱的吸收越强。对比分析这20种氨基酸的吸收光谱发现其分子结构和吸收光谱之间存在较强的相关性,结构相似的氨基酸的吸收峰位置很相近。研究成果也为完善0-6THz宽频带氨基酸的太赫兹吸收光谱数据库提供一定的参考,为应用于氨基酸的识别提供了科学依据。利用可调温太赫兹时域光谱仪,研究了氨基酸与温度的相关性。选取了脂肪族氨基酸中的三种:L-天冬酰胺、L-半胱氨酸、L-丙氨酸和芳香族氨基酸中的一种:L-酪氨酸,对其在0.5-2.0THz频带范围内进行了光谱特性与温度相关性的研究,发现在温度降低过程中,脂肪族L-天冬酰胺、L-半胱氨酸的吸收峰均有蓝移的现象,在低温下吸收峰线宽更窄,强度更大,更容易识别,温度降低到一定程度时观察到新的吸收峰;芳香族L-酪氨酸在温度降低过程中吸收峰有蓝移现象,但吸收强度和线宽基本没变化。利用Gaussian 09软件包分别对脂肪族L-丙氨酸、L-天冬酰胺、L-半胱氨酸和芳香族L-酪氨酸分子的单分子和晶胞结构进行计算,将结果与实验进行对比,推测单分子内的苯环以及晶胞中分子间的作用力是氨基酸类分子的太赫兹光谱吸收的主要原因。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O629.71;O441

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