太赫茲波段物質(zhì)介電特性研究.pdf

1、太赫茲輻射通常是指頻率在0.1～10terahertz(THz)范圍內(nèi)的電磁輻射，許多物質(zhì)在這個波段表現(xiàn)出獨(dú)特的物理和化學(xué)信息。太赫茲時域光譜(THz-TDS)相干探測技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得在實(shí)驗(yàn)和理論上對物質(zhì)在此波段的特性研究成為可能。由于分子間相互作用以及分子內(nèi)旋轉(zhuǎn)和振動躍遷，水等極性分子在太赫茲波段會產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收;生物分子與水分子的相互作用又會改變水分子的動力學(xué)過程。因此，對生物分子的水溶液進(jìn)行研究具有重要的生物學(xué)意義

2、。本文采用太赫茲時域光譜技術(shù)及分子動力學(xué)方法對液態(tài)物質(zhì)在太赫茲波段的動力學(xué)特性展開研究，主要包括以下幾個方面:
　　第一，首先對THz科學(xué)及THz-TDS技術(shù)作了簡要介紹，同時討論了分子在THz波段的振動、介電、吸收等特性，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及雙德拜模型做了詳細(xì)的說明。
　　第二，利用THz-TDS技術(shù)測量和分析了水在THz波段的介電特性，并利用德拜弛豫理論對其介電常數(shù)進(jìn)行擬合，得到對應(yīng)于氫鍵斷裂和形成及氫鍵網(wǎng)絡(luò)重排的兩個弛豫

3、時間，分別是89 fs和10.55ps。隨后對不同濃度DNA水溶液進(jìn)行了測試，并討論分析了DNA分子與水分子之間的相互作用，以及對于水分子兩個弛豫模式的影響。結(jié)果表明，隨著DNA濃度的增大，兩個弛豫模式的強(qiáng)度及其對應(yīng)的時間都有所改變。
　　第三，利用分子動力學(xué)模擬技術(shù)，計(jì)算了大腸桿菌硫氧還原蛋白質(zhì)(thioredoxinprotein)在0.3-0.75THz這個波段內(nèi)的特征吸收譜。針對長時間模擬結(jié)果不收斂的問題，提出一種新統(tǒng)計(jì)方