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oe1(光电查) - 科学论文

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  • [2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 通过人体血液的场分辨红外光谱技术实现肺癌、前列腺癌和乳腺癌检测

    摘要： 生物流体的宽带中红外光谱技术在生物和生物医学领域具有巨大应用潜力，因其能快速、可靠且无标记地获取样本的分子组成信息。当应用于人血清时，可量化多种分子含量，并识别由疾?。ㄈ绨┲ⅲ┣奈展馄滋匾煨员浠?，用于诊断目的。现存挑战在于人血清成分复杂：生理表型由数千种不同分子浓度的微小变化所驱动。同时，尽管许多低丰度分子对疾病检测极具信息价值，但由于灵敏度和特异性不足，这些分子常无法通过传统傅里叶变换红外光谱（FTIR）和量子级联激光（QCL）技术检测。本研究展示了如何利用少周期激发分子振动的场分辨光谱（FRS）来克服这些局限，并验证其在临床环境下测量人血清的适用性。预实验中，我们通过向血清添加特定浓度二甲砜（DMSO2）定量研究了FRS检测样本响应微小变化的能力，证明FRS能检测人血清中低至亚微克/毫升级别的分子浓度变化，灵敏度超越FTIR和QCL技术。因此FRS当前可检测的最小变化比血液中最丰富分子浓度低五个数量级，意味着其可检测浓度动态范围达10^5倍?；诖耍颐鞘状卧谡媸盗俅渤【埃ò?95例对照个体与58例肺癌、41例前列腺癌、42例乳腺癌患者的匹配队列研究）中应用FRS，并将结果与相同样本的先进FTIR测量进行对比。通过记录血清激发分子产生的时域采样场振荡获取红外分子指纹（图1a）。研究发现不同时间窗分析（图1c-d）显示对照组与肺癌患者样本具有独特的时间响应特征。采用随机森林分类器对时域数据进行初步分析即获得高癌症检测准确率。尽管当前发展阶段的FRS光谱覆盖范围远小于FTIR，其癌症检测效率却达到相近水平。这表明下一代具有数个倍频程光谱覆盖的FRS技术有望显著超越FTIR指纹分析性能。

    关键词： 癌症检测、分子振动、场分辨光谱、红外光谱、人体血液

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 傅里叶变换红外光谱质量检测与红外成像数据预处理的扩展乘性信号校正方法

    摘要： 光谱质量控制是红外光谱数据分析中的重要环节，但在科学文献中常被忽视。布鲁克光学公司（Bruker Optik GmbH）的OPUS软件提供了一种最初为细菌红外光谱开发的质量检测方法。本研究将该OPUS质量测试应用于大量细菌、酵母和霉菌的光谱数据以及微生物的高光谱图像。结果表明，对OPUS质量测试参数采用严格阈值会导致过多光谱被剔除。我们提出了优化OPUS质量测试参数阈值的策略，并基于扩展乘性信号校正（EMSC）提出了一种新型光谱质量检测方法。针对本研究中所有数据集的分析显示，在OPUS提供的多种质量测试方案中，EMSC质量测试表现最优。

    关键词： 扩展乘性信号校正，红外光谱，光谱质量测试

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 介孔二氧化硅对环己酮与甲醇缩醛化反应活性剧烈变化的反应探针红外研究；孔径依赖性

    摘要： 小孔径（<2.5纳米）介孔二氧化硅对环己酮与甲醇的缩醛化反应表现出显著高于大孔径（≥2.5纳米）材料的催化活性。为阐明介孔硅材料（MCM-41和SBA-15）的孔径效应对反应活性的影响，采用反应探针红外光谱法进行研究。常规红外表征方法（使用CO、吡啶和乙腈吸附）未观察到明显差异。甲醇（反应物之一）在MCM-41小孔样品和SBA-15大孔样品上的红外光谱表现一致。然而环己酮吸附后产生不同红外谱图：除SBA-15上观察到的吸收峰外，MCM-41在小量吸附时C=O伸缩振动带出现在更低频侧。这表明环己酮与MCM-41的相互作用强于SBA-15。通过原位红外监测反应进程，证实了活化羰基的消耗及反应产物1,1-二甲氧基环己烷的生成?；罨芳和拇嬖诤芸赡茉从谄湮接谙嗔诹礁觯ɑ蚋啵腔腔罨蛘季莸ジ鲷腔?。因此，反应探针红外法是直接有效获取催化过程中微小差异的研究手段。

    关键词： 孔径依赖性、缩醛化、红外光谱、反应探针、介孔二氧化硅

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 利用密度泛函理论模拟InSb金刚石烯和纳米晶体的振动特性

    摘要： 采用拉曼光谱和红外光谱获取了锑化铟晶体的振动特性。运用了Perdew、Burke和Ernzerhof函数的密度泛函理论/3-21G基组及极化函数基组。本研究对比实验块体材料，探究了InSb金刚烷类化合物的振动频率随尺寸变化规律。结果表明：随着原子数增加，InSb金刚烷类化合物中的键长逐渐缩短。研究涉及能隙、四面体角、二面角、原子电荷及键长等多项物理性质。发现高折合质量模（HRMM）与高力常数模在八金刚烷中分别达到211.09 cm?1和190.17 cm?1，显著高于其他金刚烷类化合物。

    关键词： PBE/3-21G，InSb金刚石烷，密度泛函理论，拉曼光谱，红外光谱

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过红外光谱揭示富含脯氨酸序列的残基特异性构象异质性

    摘要： 构象异质性对理解蛋白质功能至关重要，但难以量化。要全面阐明构象异质性和动态变化对功能的贡献，需要能提供足够时空分辨率的实验方法，以测量蛋白质特定位置上快速互变的状态。结合氘代碳键引入技术的红外光谱法（这些键可作为环境频率分辨探针），可揭示具有残基特异性的快速互变状态。运用该方法，我们量化了与不同脯氨酸主链构象相关的富脯氨酸肽段的构象异质性，并揭示了其对序列环境的依赖性。

    关键词： 碳氘键、蛋白质功能、红外光谱、富含脯氨酸的序列、构象异质性

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 氢浓度对微波驱动等离子体介导甲烷裂解合成石墨烯的影响

    摘要： 气相石墨烯以气溶胶形式存在于微波等离子体中，与其他碳形态共存。其每叠层包含2-6片石墨烯，尺寸介于100-500纳米之间，被称为纳米石墨烯（NG）。值得注意的是，原料中氢碳比（H/C）的增加会提高产物中石墨化成分的相对含量。通过多种分析表征手段，展示了不同碳形态对气体进料混合物氢碳比的依赖性。研究重点关注：(a) 相质量（NG的原始特性）和(b) 相数量（NG相对于其他碳sp2相的生成量）。采用透射电子显微镜进行物相鉴定，并通过热重分析进行定量，以其氧化反应活性为基准，与市售同类碳产品标准品进行对比。X射线衍射根据石墨化结构程度的差异区分这些形态。电子能量损失谱通过sp2/sp3键合比例评估石墨化含量。拉曼光谱证实了随着氢碳比增加，碳形态相对比例向优先石墨化内容转变的趋势。选区衍射为NG呈现了这一现象。纳米结构的条纹分析量化了碳颗粒的这种转变。红外光谱揭示了互补的C-H键合作为石墨化质量的衡量指标。

    关键词： 电子能量损失谱、热重分析、氢浓度、甲烷裂解、石墨烯合成、X射线衍射、纳米石墨烯、微波驱动等离子体、拉曼光谱、红外光谱

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 采用太赫兹与红外光谱联用及同步小角/广角X射线散射技术研究聚乙醇酸的等温结晶过程

    摘要： 采用太赫兹（THz）与红外（IR）光谱联合同步小角X射线散射（SAXS）/广角X射线衍射（WAXD）测量技术，研究了聚乙醇酸（PGA）的等温结晶过程。通过太赫兹光谱监测了等温结晶过程中PGA分子间相互作用的变化——该技术是分析聚合物高级结构的有效手段。太赫兹谱中观测到的等温结晶强度时序差异源于192 cm?1和65 cm?1两个谱带的振动起源不同：192 cm?1谱带主要源自分子内振动模式（PGA分子链局域结构的扭转），而65 cm?1谱带则产生于分子间振动模式（聚合物链间的C=O···H-C氢键）。值得注意的是，这些太赫兹谱带均在SAXS和WAXD峰出现后才显现。当片层结构形成且分子链定向排列后，源自分子间振动的太赫兹谱带才会被观测到。这表明太赫兹谱中出现的分子间振动很可能需要分子链具备定向排列的前提条件。

    关键词： 太赫兹光谱，分子间相互作用，红外光谱，等温结晶，小角X射线散射/广角X射线衍射，聚乙醇酸

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 通过多模态化学与功能成像实现关联材料表征

    摘要： 多模态化学成像技术可同步提供纳米级（部分情况下达原子级）的高分辨率化学与物理信息。通过耦合采集物理和化学信息的多种模态，我们能够解决生物系统、电池与燃料电池研究、催化、制药、光伏、医学等领域的科学问题。这种组合系统能实现材料特性与化学组成的局部关联，使探究化学结构如何驱动功能性的基础问题成为可能。本综述展示了最新研究进展，并从多个平台出发阐述了化学成像技术在各类样品表征中的应用前景。具体包括：红外与拉曼光谱联用扫描探针显微镜、光学显微镜与质谱联用、非线性光学显微镜，以及离子/电子/探针显微镜与质谱的联合应用。我们还讨论了组合硬件产生的数据所面临的挑战、相关分析方法、机器学习技术，以及解读多模态研究中获取的多维数据所需的处理工具。

    关键词： 拉曼光谱、离子显微镜、非线性光学显微镜、质谱分析、电子显微镜、红外光谱、化学成像、扫描探针显微镜、数据分析、光学显微镜

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 红外光谱探测芳香电荷共振相互作用

    摘要： 电荷共振是芳香二聚体自由基离子中一种强烈的分子间吸引力。对于阳离子而言，这种稳定作用源于两个具有相近π电子离域能力的相同或不同分子（A??或AB?）在π堆叠二聚体中共享正电荷。尽管这一基础相互作用至关重要，但通过孤立二聚体的光谱学尚未实现高分辨率表征。本研究采用冷态芳香吡咯二聚体阳离子的振动红外光谱，通过测量孤立NH伸缩振动模式（νNH）的频率来精确探测电荷分布。我们观察到νNH与不同环境中吡咯分子部分电荷q之间存在线性关联。对称性降低的微妙效应——例如官能团取代（此处为吡咯→N-甲基吡咯）或非对称溶剂化（此处由惰性N?配体实现）——会灵敏地将电荷分布推向具有较低电离能的组分。该方法为精确实验测定此类芳香同源/异源二聚体阳离子中的电荷分布不对称性提供了通用手段。

    关键词： 电荷共振、红外光谱、阳离子、结构解析、芳烃

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 非晶态SiO2中离子径迹的红外光谱研究及其与γ辐照诱导变化的对比

    摘要： 采用红外光谱研究了非晶态SiO?中的离子径迹形成。作为对比，一组样品还接受了1.25 MeV伽马射线辐照。所有情况下均观察到1044 cm?1峰增强和1078 cm?1峰减弱。通过解析热峰模型分析实验结果，发现非标准模型参数。该现象归因于材料的非晶结构。

    关键词： 伽马射线、离子径迹、非晶态二氧化硅、红外光谱、热峰、快速重离子

    更新于2025-09-09 09:28:46