本文主要讲述了Mie散射物理参量的一种改进数值算法, 在抛弃了Mie散射物理参量的经典算法——连分式算法和后向递推算法之后, 在现有利用Matlab计算散射参量的基础上, 充分利用了Matlab内置命令集和函数集, 得出了任意折射率且尺度参数在10-4～104的球形粒子散射参量的准确计算结果。收敛数度比改进后向递推快, 相应的程序简单易读且执行时间大为缩短, 比现有经典算法所用的递推关系较少, 因此在很大程度上避免了递推过程中误差的积累, 保证了计算结果的可靠性。

太赫兹光脉冲照射生物组织, 利用蒙特卡罗方法模拟光脉冲在生物介质内的散射传播过程。光脉冲准垂直入射的情况下, 得到了介质表面总漫反射率和总漫透射率与介质散射系数、吸收系数、平均散射余弦, 以及介质厚度之间的关系; 散射系数越大, 总漫反射率越大; 平均散射余弦值越小, 总漫反射率也越大; 同时总漫反射光强随着介质厚度的增加而增大, 但存在一个极限值。

本文利用Langmuir-Blodgett (LB) 技术将小牛胸腺DNA分子沉积在银基底上, 测试并讨论了它的π-A 等温曲线, 原子力图及表面增强拉曼光谱(SERS)。通过利用LB技术, 获得了DNA分子的LB复合膜的高质量的SERS。在DNA分子LB膜的表面增强拉曼光谱中, DNA的核糖和碱基腺嘌呤是吸附活性部位, 它们的振动光谱得到增强。DNA的其它碱基和磷酸基团的拉曼光谱强度也明显的得到增强。分析认为DNA分子增强的拉曼光谱主要是由于LB膜的有序结构的贡献, 使得SERS效应得到进一步的增强。因此利用LB技术是得到DNA的高质量SERS很好的方法。

利用金纳米颗粒在十八胺分子的LB膜上自组装得到了一种新的表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底。以C60分子作为这种新基底的探针分子, 得到了高质量的C60SERS光谱。不但C60的振动模式增加了, 而且很多模式发生了分裂, 特别是一些禁戒的模式也出现在光谱中, 这说明这种新基底是一种非常高效的活性基底。C60分子在新基底上的增强机制可能来自“热点”增强。

本文采用共焦显微拉曼系统对不同介质中甲醇解离中间体CO在Au_core@Pt_shell/GC电极上的氧化行为进行了研究。结果显示, 不论在酸性、中性还是碱性介质中, 甲醇均能在Aucore@Ptshell/GC电极上自发氧化解离出强吸附中间体CO; 较低电位下, CO在酸性和中性介质中以线性吸附为主, 碱性介质中则以桥式吸附为主。此研究表明,电极在中性及碱性介质中对甲醇解离中间体CO的电氧化比在酸性介质中有更好的催化活性, 原位表面增强拉曼光谱技术有望拓展成为研究电催化反应的有效工具。

本文以金红石单晶TiO2和锐钛矿多晶TiO2为研究对象, 应用金刚石小压机和原位拉曼光谱测量技术, 系统研究了室温高压下TiO2的结构相变。原位拉曼测量表明, 金红石单晶TiO2在压力达到12.91 GPa时开始发生由金红石结构向斜锆石结构(MI)的相变, 当压力达到14.16 GPa时, 相变完成; 继续加压到21.65 GPa, 没有发现进一步的相变; 卸压时由斜锆石结构转变为PbO2结构, 相变发生在大约7.11 GPa处。锐钛矿多晶TiO2在压力达到4.26 GPa时开始向PbO2结构转变, 当压力达到8.34 GPa时相变完成; 继续加压到12.94 GPa, 样品开始发生由PbO2结构向斜锆石结构的相变, 当压力达到18.74 GPa时相变完成; 继续加压到21.39 GPa, 没有发现进一步的相变; 卸压时也由斜锆石结构转变为PbO2结构, 起始相变压力点应高于8 GPa。

本文采用显微激光拉曼谱仪对各类司法文件作了无损检测。根据被检测样品的不同性质分别采用可见、紫外或红外激光作激发光源, 取得了令人满意的结果。该方法灵敏快捷, 方便无损, 证明显微激光拉曼技术用于检测、鉴定司法文件是切实可行的, 鉴定的结果可以为法庭提供科学依据。

本文采用流化床反应器,利用MgO 作为催化剂载体,以Mo和Fe为催化剂。让Ar 气流携带含水的乙醇蒸汽进入反应器, 通过化学气相沉积(CCVD) 法合成了单壁碳纳米管(SWCNTs)。利用拉曼光谱和透射电镜(TEM)对所合成的单壁碳纳米管质量进行检测。实验结果表明无水乙醇中加入7%的水反应温度在950℃时, 制备的单壁碳纳米管的质量最好而且管径分布非常均匀。

运用群论理论对负膨胀系数材料Zn(CN)2和Cd(CN)2的晶格振动进行了对称性分类, 利用第一性原理密度泛函理论计算了它们布里渊区中心点的声子频率和Grüneisen参数, 根据计算得到的各个模式所对应的本征矢对各个振动模式进行了指认, 根据各模式Grüneisen参数讨论了负膨胀机理。在11个光学振动模式中, 一个属于Zn/Cd原子的晶格振动模, 位于223 cm-1/154 cm-1; 5个属于C≡N刚性单元平移振动模; 3个属于C≡N刚性单元天平动; 2个属于C≡N刚性单元内振动。有7个振动模为拉曼活性, 4个振动模为红外活性, 两个振动模红外和拉曼均为非活性。C≡N刚性单元的3个低频平移振动模和全部天平动模的Grüneisen参数为负, 对负热膨胀的产生有贡献, 振动频率为47 cm-1的平移振动模具有最大的负Grüneisen参数, 对负膨胀贡献最大。

我们用一种新方法制备了高纯的Y2O2S, X射线衍射结果分析表明所得样品纯度很高, 没有第二相和杂质峰。此方法不需要添加任何助溶剂、简单、易行极大提高了Y2O2S的纯度。样品的紫外变温拉曼的研究表明: Y2O2S拉曼峰位和半高全峰宽的温度关系可以近似看成为温度的线性函数, 不同的振动模所对应的线性斜率是不同的, 这是因为Y2O2S晶格的各向异性导致拉曼散射中不同散射模遵从不同的温度关系。

以Bi(NO3)3·5H2O, Nd(NO3)3·6H2O和Ti(OC4H9)4为原料,加入聚乙烯醇(PVA-124), 采用水热法在200℃经48 h合成了铋层状钙钛矿结构掺钕钛酸铋(Bi3.15Nd0.85Ti3O12, BNdT)纳米棒, 纳米棒直径约10～200 nm,长度达十几微米。利用Raman散射研究了掺钕对钛酸铋晶格结构的影响。掺钕钛酸铋和钛酸铋的Raman光谱表明, Nd取代了类钙钛矿层中A位的Bi, 掺Nd改善了BTO的对称性和减小了TiO6八面体的畸变。利用UV-vis光谱研究了BNdT纳米棒的光吸收特性, BNdT纳米棒存在A(400 nm), B(275 nm), C(210 nm), D(196 nm)四个吸收带, 分别对应于电子从Bi3+的基态1S0到激发态3P1, 3P2, 1P1的跃迁和电子从阴离子团TiO6八面体到带正电的Bi3+离子的跃迁。BNdT的带隙为4.3 eV, 大的带隙归因于纳米结构的量子尺寸效应。

通过测量KrF准分子激光辐照前后PVDF的拉曼光谱和红外光谱, 分析了PVDF经激光辐照后表面电导率大幅度提高的机理; 采用逐点扫描拉曼成像技术, 确定出激光辐照后PVDF的导电层厚度约为7.5 μm。在拉曼光谱、扫描电镜和X射线能谱综合表征基础上, 发现激光辐照后PVDF表面呈现出复合型微结构。

本文首次采用傅里叶变换红外光谱法对节节草茎和根进行了分析, 通过对它们特征峰的指认, 推断出它们富含有淀粉, 氨基酸、皂甙和少量的鞣质等物质。由于它们是同一植物的不同部位, 其红外光谱的吸收峰的位置和强度均有不同,它们具有各自的特征谱, 由峰强比的定量计算得出节节草茎和根的氨基酸含量基本相同, 但节节草茎的淀粉, 皂甙和少量的鞣质等物质的含量远小于根的含量, 根的药用价值大。

动物丝纤维的特殊性能与丝蛋白的构象密切相关, 本文对蜘蛛牵引丝的不同溶剂下的收缩率和水处理的构象变化进行了研究。水中蜘蛛丝收缩最大, 达到50%; 通过红外光谱分析, 对水处理的丝蛋白的构象进行了研究, 结果表明丝蛋白β折叠结构增加, 而β转角变化很小。氢键受到水分子的影响高频组份与低频组份比例发生变化, 进而对酰胺I谱带的C=O的振动的频率产生影响, 使C=O的电子云密度降低, 酰胺I频率向低频方向发生移动,这说明酰胺I的振动频率与氢键是紧密相关的。

利用表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了金属硫蛋白(MT)与脱金属硫蛋白(apo-MT)在粗糙金表面的吸附行为。结果表明: MT通过氨基与金作用; apo-MT与金的作用位点受制备方法影响: 在溶液中预制的apo-MT通过半胱氨酸残基的巯基与金结合, 在金表面制备的apo-MT通过氨基和巯基与金结合。SERS更适合于研究MT的结构特征。

采用丘克拉斯基法生长出Tm3+:BaWO4单晶, 并在室温下测量了掺铥钨酸钡晶体的吸收光谱。Tm3+:BaWO4晶体在268nm和362nm光源激发下, 可以分别观测到位于477.2 nm(1G4→3H6)和455.5nm(1D2→3F4)的可见荧光。本文还报道了在Nd:YAG激光器产生波长1.06 μm强脉冲激光激发ZnWO4:Tm3+单晶时,测得 Tm3＋离子1G4至3H6跃迁的波长在484 nm范围的蓝色上转换荧光光谱。

采用分子束外延方法制备了InGaAs/GaAs单量子阱, 利用自组装的光致荧光探测系统, 对其进行了光致荧光谱研究。考察了不同温度下荧光峰波长、峰形的影响。研究结果表明: 高温时荧光主要是源于带—带间载流子跃迁, 而在低温时则来源于束缚在量子阱中激子的跃迁。

本文通过分析A面(11-20)ZnO薄膜的低温PL(光致发光)光谱偏振特性来研究ZnO光致发光谱中杂质峰的来源。低温(4 K)下观察到476、479 nm两处新的杂质峰以及390 nm处激子峰, 根据两个杂质峰的偏振特性, 初步判定476nm峰来源于氧空位能级到价带轻空穴的跃迁, 479 nm峰来源于氧空位价带重空穴的跃迁。

本文借助紫外-可见-近红外吸收光谱、透射电子显微镜技术, 研究灰银胶中加入氯离子后此体系的宽波段吸收光谱的变化, 旨在探索氯离子对纳米银颗粒表面特性的影响。实验结果表明, 氯离子的加入会引起胶体中银颗粒的凝聚和银纳米颗粒的聚集体形态的变化, 造成银颗粒的本征吸收光谱的“蓝移”和近红外区新吸收带的出现。最后我们初步分析了此现象产生的机制。

本文使用基于量子力学第一性原理的CASTEP程序包,计算了单斜结构和金红石结构的二氧化钒(VO2)的电子结构、介电常数、吸收系数、折射率等光学性质。介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等它们的峰值位置存在一一对应关系,这表明了它们之间存在着内在的联系,它们都与电子从价带到导带的跃迁吸收有关,这为从物理本质上理解二氧化钒的光学性质提供了重要的依据。计算结果与实验结果符合得很好。

本文对单壁BC3纳米管的振动模式进行了对称性分析, 利用对称性适配力常数模型计算了直径在0.7～2.5 nm范围单壁BC3纳米管布里渊区Γ点的声子频率。发现当n+m等于常数时, 拉曼活性振动模表现出明显的家庭模式。