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无水葡萄糖的太赫兹时域光谱特性
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:O433.4[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048
  • 相关基金:国家自然科学基金(61371055)
中文摘要:

用光学参数定量诊断病变组织是当前生物医学光子学领域中研究的热点问题。利用太赫兹时域光谱系统,在室温氮气环境中,获得了不同质量分数无水葡萄糖在0.15~3THz频段的高分辨率吸收谱和折射率谱;基于密度泛函理论,利用Gaussian09软件对葡萄糖进行了B3LYP/6—31G水平上的单分子、双分子和多分子结构优化和红外吸收模拟;基于MaterialsStudio7.0量子化学计算软件,采用CASTEP模块和广义梯度近似方法,开展了对葡萄糖晶体结构的频率计算。实验结果表明,葡萄糖在0.94,1.30,1.44,1.67,1.88,2.08,2.31,2.55,2.70,2.84,2.96THz有吸收峰,所有峰位的强度随样品中葡萄糖质量分数的增加线性降低;Gaussian09模拟结果与测试结果相吻合,CASTEP的结果验证了这一结论;对无水葡萄糖在太赫兹频段的吸收峰进行了全面指认和振动归属。研究结果为太赫兹时域光谱在生物医学方面的应用提供了实验及理论参考。

英文摘要:

In biomedical photonics, it's extraordinarily significant to diagnose lesion by quantificational optical parameters. The high resolution absorption and refractive index spectra of samples with different mass fractions of anhydrous glucose are acquired by terahertz time-domain spectroscopy system in nitrogen atmosphere at room temperature. The characteristic absorption is analyzed based on the density functional theory. Gaussian 09 is used to simulate the optimized structure and infrared spectroscopy of single, double, triple and quadruple glucose molecules. Meanwhile, the B3LYP method and 6-31G basis set are adopted. In addition, Materials Studio 7.0 is utilized to calculate the frequency generated by the glucose crystal structure, which is completed with the help of CASTEP module and the generalized gradient approximation method. The experimental results show that the absorption peaks of anhydrous glucose appear at0.94, 1.30, 1.44, 1.67, 1.88, 2.08, 2.31, 2.55, 2.70, 2.84, 2.96 THz, and the intensities of all peaks decrease linearly with the increase of glucose mass fraction in samples. The results of Gaussian 09 are in agreement with the test results, which is verified by the results of CASTEP. The absorption peaks of anhydrous glucose are identified accurately in the range of terahertz waveband. The reuslts provide experimental and theoretical reference for the application of terahertz time-domain spectroscopy in biomedicine.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849