分子体系中拉曼激发虚态与手性分子的不对称性研究

【摘要】本文基于键极化率理论,结合拉曼光谱和拉曼旋光光谱(RamanOpcicalActivity,ROA)研究了分子在“拉曼激发虚态”时的电子行为。本题工作着重从拉曼激发虚态出发研究分子键极化率以及表面增强光谱的化学增强机制,从ROA谱图出发研究了手性分子微分极化率,分析其电偶极矩,磁偶极矩和电四极矩之间的耦合作用。本文主要工作包含三个部分：(1)吡嗪的表面增强拉曼光谱随时间变化的键极化率与电荷转移效应的研究(2)(+)R-环氧丙烷小的手性分子的非对称性研究(3)532nm激发下的(-)β-蒎烯大的手性分子的非对称性研究。拉曼光谱是分子的指纹光谱,广泛地应用在物质的鉴别、分子的鉴定等科学领域中。拉曼光谱大部分的研究都集中在拉曼光谱谱峰的位置上,对峰强的关注却很少。一个分子的不同光谱谱图(例如红外、拉曼、紫外等)谱峰的位置是相似的,谱峰的强度差异却很大,也就是说谱峰中蕴含着丰富的物理信息,所以从拉曼谱峰的强度入手,研究分子在激发虚态时的电子行为具有重要意义。键极化率理论是基于拉曼光谱的强度与分子极化率对简正振动模的微分值之间的关系,从而得到分子在拉曼激发虚态时的键极化率,展现出一系列拉曼激发虚态时的电子行为信息。同时,我们将拉曼激发末态键极化率与分子基态电荷进行了对比。手性在基础物理、化学以及生物领域中都有着极端的重要性。就像左手和右手一样,互为同分异构体的手性分子是彼此的镜像但却不能完全重合,具有这样性质的两种分子具有手性,又叫手性分子。手性分子在左右圆偏振光的激发下,会产生不同的拉曼效应,这就是拉曼旋光效应,所测得的谱图则称为拉曼旋光谱,互为同分异构体的手性分子具有相同的拉曼光谱和不同的拉曼旋光光谱。拉曼旋光效应主要源自电偶极矩与磁偶极矩的耦合,这些信息全部蕴含在旋光拉曼峰强中。我们结合实验得到的旋光拉曼光谱和键极化率理论,得到手性分子拉曼旋光微分极化率,进而研究手性分子的手性结构,拉曼激发虚态时的电子行为等。另外,我们通过PyVib2软件包对手性分子进行振动分析和原子贡献分解,并且从经典力学的角度理论计算了旋光拉曼符号△值,并与实验进行比较。
【作者】雒静；
【导师】王培杰；
【作者基本信息】首都师范大学，光学工程，2014，硕士
【关键词】拉曼峰强；键极化率；旋光拉曼效应；旋光机制；

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