杀草强是一种白色结晶粉末状的化学除草剂, 对环境有极强的破坏性, 大量使用会造成农残污染, 对生物体具有致癌作用。 目前利用密度泛函理论探究杀草强分子的拉曼增强机理的相关研究相对较少, 开展了Au聚体吸附位点对杀草强分子表面增强拉曼光谱的影响研究。 采用Multiwfn软件结合VMD软件探究了杀草强分子表面静电势分布, 得出N1, N4和N6是杀草强分子与Au原子配位的最佳位置。 基于密度泛函理论, 运用GaussView5.0和Gaussian09软件, 在B3LYP/6-31++G（d, p）基组水平上对杀草强分子进行几何构型优化, 并对C, H, N原子使用6-31++G（d, p）基组, Au原子使用LANL2DZ赝式基组, 计算了杀草强分子的常规拉曼散射光谱和杀草强分子与Au4聚体以及Au6聚体吸附的表面增强拉曼散射光谱, 并进行特征峰指认和比较。 结果发现在Au与N1配位形成的复合物中, 在1 064, 1 200, 1 392和1 592 cm-1处杀草强分子的拉曼活性明显; Au与N4配位形成的复合物中, 在1 304 cm-1处杀草强分子的拉曼活性明显; Au与N6配位形成的复合物中, 在1 064, 1 520和1 592 cm-1处杀草强分子的拉曼活性明显。 经过比较得出Au与N1和N6配位形成的复合物增强效果较好。 Au4聚体以及Au6聚体与N1吸附得到拉曼特征峰最大增强因子分别达到41和81倍; Au4聚体以及Au6聚体与N6吸附得到拉曼特征峰最大增强因子分别达到55和96倍。 杀草强分子与Au原子结合有很明显的拉曼增强效应, 当Au聚体由四个增加到六个时, Raman光谱增强效果明显。 该研究结果为杀草强分子的实验研究打下了理论基础。

联苯菊酯是一种Ⅰ型拟除虫菊酯农药, 因药效好, 作用迅速, 易降解等优点而被广泛地应用于农业生产中。 但联苯菊酯农药残留对有益昆虫, 水生动物有致死毒性, 对人类具有内分泌干扰作用, 雌激素效应, 并能存留于肝脏等多种器官, 对人体健康有严重危害。 密度泛函理论是一种量子力学从头计算方法, 可以用来计算分子轨道和拉曼光谱。 结合密度泛函理论和拉曼光谱研究物质是当前最为常用的拉曼光谱研究方法。 采用密度泛函理论的B3LYP/6-31G基组, 对联苯菊酯分子构型进行优化并计算了其理论拉曼光谱。 在实验中采用波长为785 nm激光作为激发光, 获得了联苯菊酯分析纯固体的自发拉曼光谱。 将联苯菊酯理论拉曼光谱和实验拉曼光谱对比分析, 对联苯菊酯分子的振动模式进行分析和归属, 联苯菊酯分子结构相对复杂, 振动模式较多, 拉曼峰复杂繁多, 找到了位于659, 948, 993和1 292 cm-1处拉曼活性相对较强的峰作为鉴别联苯菊酯的特征峰, 并可以根据这些特征峰对联苯菊酯分子进行定性定量分析。 研究结果表明, 联苯菊酯的理论拉曼光谱和实验拉曼光谱具有较好的匹配性, 但二者在特征峰的波数上存在一定程度的偏移。 这是由于理论计算考察的对象为联苯菊酯的气态单分子, 而联苯菊酯固体中存在复杂的分子间作用和基团间相互作用。 当前对联苯菊酯的分子振动模式和拉曼光谱研究相对较少, 且联苯菊酯农药残留也是近年来备受关注的问题, 研究结果将为联苯菊酯农药残留的定性定量分析提供了一种新的可行方法, 并为作物表面农药残留快速检测奠定基础。