浙江工业大学化学工程学院 绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地, 浙江 杭州 310032
为探讨胞嘧啶(Cytosine, Cy)在基底银表面的吸附特性和规律, 采用表面增强拉曼散射(SERS)光谱对其吸附行为进行分析, 并结合量子化学密度泛函理论(DFT)/B3LYP计算方法对Cy分子的常规拉曼光谱(NRS)及Cy与Ag团簇吸附的SERS光谱进行计算, 与测定结果进行比对且对其拉曼峰进行系统指认及归属, 理论计算结合实测值探讨了Cy在基底Ag上的增强效应和吸附行为。考察了Cy分子在Ag纳米粒子上的不同吸附时间、浓度、pH等条件对SERS光谱的影响及优化, 发现pH影响最大, 在中性和强碱性条件下的增强效应明显优于酸性。Cy分子存在2种不同的异构体和3种不同的存在形态, 并随酸度变化相互转化而达动态平衡。基于Cy在不同pH时的形态分布和相应的SERS变化规律, 结合DFT算得的Cy分子中的电荷分布及在银基底表面的吸附机制, 详细探讨了酸碱对Cy分子的SRES光谱影响的内因和吸附机理, 指出在中性和弱碱性时, 是Cy中的N3和O与Ag形成配位吸附; 在pH大于11时, N与Ag形成配位吸附, 而O与Ag形成共价吸附。
胞嘧啶 表面增强拉曼光谱 吸附行为 cytosine surface-enhanced Raman scattering adsorption behavior DFT DFT
1 楚雄师范学院物理与电子科学学院, 云南省高校分子光谱重点实验室, 云南 楚雄 675000
2 中山大学物理科学与工程技术学院, 光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
采用一种高活性的纳米银膜作为表面增强拉曼散射（SERS）基底, 以近红外激光（785 nm）作为激发光源, 对胞嘧啶核苷（胞苷）水溶液（10－2～10－8 mol·L-1）进行了近红外表面增强拉曼散射（NIR-SERS）光谱检测。 实验结果表明, 当胞苷水溶液浓度等于或低于10－7 mol · L-1时, 可在300～2 000 cm-1范围内获得信噪比较好的NIR-SERS光谱。 将胞苷水溶液（10－2～10－5 mol · L-1）分别滴在10片不同的纳米银薄膜上进行检测, 结果表明该纳米银膜体现出了较好的光谱重现性。 通过对纳米银膜表面形貌进行表征发现聚乙烯醇（PVA）包覆的纳米银颗粒在铝片表面形成“草状”结构。 并通过对吸附了胞苷分子的纳米银膜进行紫外-可见光反射光谱检测, 发现在800 nm处出现等离子共振峰。 因此采用785 nm的近红外激光作为激发光时, 该体系能够体现出强烈的表面等离子共振（surface plasmon resonance, SPR）特性。 同时采用DFT-B3LYP/6-311G对胞苷分子进行了拉曼光谱计算, 计算所采用入射光波长为785 nm, 通过计算结果与实验测得的胞苷固体的拉曼光谱对比发现在300～2 000 cm-1范围内两者匹配得较好, 进而对其振动进行了归属。 最后通过比较胞苷的拉曼光谱和NIR-SERS光谱对胞苷分子在纳米银膜上的可能吸附方式进行了分析。 分析结果表明胞苷分子主要为其核糖部分吸附纳米银颗粒上, 同时该分子的17NH2基团可能靠近局域电磁场增强区域。
纳米银膜 表面等离子共振 近红外表面增强拉曼散射 胞嘧啶核苷 Nano-silver film Surface plasmon resonance NIR-SERS Cytidine
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安710119
2 中原工学院, 河南 郑州450007
利用太赫兹时域光谱技术获得了DNA碱基分子胞嘧啶和胸腺嘧啶在0.1―3.5 THz的特征吸收谱, 发现胞嘧啶在2.53 THz的特征吸收细节信息。 采用考虑了周期性边界条件的赝势平面波密度泛函方法对胞嘧啶分子晶体进行了结构优化和晶格动力学计算, 模拟重现其太赫兹特征吸收光谱, 并成功辨识了胞嘧啶在0.1―3.5 THz的所有特征吸收峰。 研究结果表明, 这些重要的生物分子在太赫兹频段表现出鲜明的光谱特性, 胞嘧啶分子3.5 THz以下的吸收特性均来源于由分子间氢键支配的外振动模式。
太赫兹时域光谱 胞嘧啶 胸腺嘧啶 理论计算 THz-TDS Cytosine Thymine Theoretical calculation 光谱学与光谱分析
2013, 33(10): 2612
大连理工大学物理与光电工程学院 近场光学与纳米技术研究所, 大连 116024
本文通过实验测量了胞嘧啶的常规拉曼光谱, 有四个弱拉曼峰在以前胞嘧啶的常规拉曼光谱中未检测到。采用密度泛函(Density Function Theory)B3LYP/6-31+G(d,p)计算了胞嘧啶分子的拉曼光谱。结合理论计算结果对实验拉曼光谱振动模式进行了指认, 并对其中几个拉曼峰非常弱的原因进行了分析。
胞嘧啶 拉曼光谱 密度泛函 Cytosine Raman spectroscopy DFT
Author Affiliations
Abstract
Photonic Chinese Medicine Lab, South China Normal University, Guangzhou 5106312School of Physics and Electronic Information Science, Gannan Teachers College, Ganzhou 3410003Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510631
A·C mismatches are studied by Raman spectral characterization of PolyA, PolyC, and their equimolar complex in solution of 0.14 mol/L Na+, pH7.0. Experimental results show that A·C mismatches occur to be A/B (mainly A) conformers, and unlike Watson-Crick base pairing, this kind of mismatches is stabilized by only one hydrogen bond involving cytosine N4H2 and adenine N7. The formation of A·C complex makes the base stacking interactions much stronger, and conformation of the backbone more ordered, which leads to obvious Raman hypochromic effect with some shifts in corresponding bands.
A·C碱基错配对 喇曼光谱 多聚腺嘌呤核苷酸 多聚胞嘧啶核苷酸 170.5660 Raman spectroscopy 300.6170 Spectra 300.6330 Spectroscopy, inelastic scattering including Raman 300.6450 Spectroscopy, Raman 300.6390 Spectroscopy, molecular Chinese Optics Letters
2008, 6(1): 0161
厦门大学化学化工学院,固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005
利用电化学伏安方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了在-1.0 V ～ 0 V的电位区间内胞嘧啶在粗糙银电极和金电极表面上的吸附行为.结果表明,在所研究的电位区间,胞嘧啶通过N3位垂直吸附在粗糙银和金电极表面,且当电位负移时吸附作用减弱.
表面增强拉曼光谱 银电极 金电极 胞嘧啶
1 西安工业学院,西安,710032
2 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安,710068
利用天线共振子模型对钴钯铂的表面增强喇曼散射特性进行了计算和分析,计算结果表明钴钯铂的增强分别为1、≤4、2～4,实验测量的最大增强分别为≤5、105和140,在考虑化学增强的情况下,理论同实验是一致的;在经氧化还原过程处理的钴钯铂片上做了核酸碱基胞嘧啶的SERS谱,结果反映三种衬底上的SERS谱强弱不同,以铂最大,钴最小,而且,三种衬底对于胞嘧啶各振动模式的增强基本一致.
表面增强喇曼散射 增强因子 钴钯铂 胞嘧啶 SERS Enhancing factor Cobalt\Palladium\Platinum Cytosine
