時(shí)間分辨拉曼光譜課件

時(shí)間分辨拉曼光譜及其在生物和光電過程的應(yīng)用時(shí)間分辨拉曼光譜時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理時(shí)間分辨拉曼光譜的實(shí)現(xiàn)方式時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用生物過程的應(yīng)用舉例光電過程的應(yīng)用舉例主要內(nèi)容時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理主要內(nèi)容拉曼光譜的基本原理hv0h(v0-vm)h(v0+vm)hv0斯托克斯散射反斯托克斯散射瑞利散射E*E0瑞利散射(C.V.Raman)1930年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)拉曼光譜的基本原理hv0h(v0-vm)h(v0+vm)hv時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理激發(fā)脈沖t=0探測(cè)脈沖t=△t樣品時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理激發(fā)脈沖探測(cè)脈沖樣品時(shí)間分辨拉曼光譜的難題:

產(chǎn)生激發(fā)態(tài)樣品濃度很低（小于1mM/L)

量子產(chǎn)率非常低，拉曼信號(hào)弱時(shí)間分辨拉曼光譜的實(shí)現(xiàn)方式激發(fā)脈沖t=0探測(cè)脈沖t=△t激發(fā)態(tài)濃度很低量子產(chǎn)率非常低表面增強(qiáng)拉曼信號(hào)檢測(cè)困難共振拉曼相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)飛秒受激拉曼光譜（FSRS））信號(hào)檢測(cè)困難時(shí)間分辨拉曼光譜的難題:時(shí)間分辨拉曼光譜的實(shí)現(xiàn)方式激發(fā)脈沖探wpwswpwaswpwaswpws相干拉曼光譜相干斯托克斯拉曼散射wp：頻率固定was：頻率連續(xù)可調(diào)wR相干反斯托克斯拉曼散射wRwas

=

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+

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+

kp相位匹配wpwswpwaswpwaswpws相干拉曼光譜相干斯托克斯相干反斯托克斯拉曼光譜wpwswpwaskaskskpkpwas

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kp相位匹配相干反斯托克斯拉曼光譜wpwswpwaskaskskpkpwwaswpwswpSampleLensLensIris相干反斯托克斯拉曼光譜waswpwswpSampleLensLensIris相干反

信號(hào)強(qiáng)避免熒光干擾高度相干、高度準(zhǔn)直的相干光，易與背景光分開。

…相干反斯托克斯拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)相干反斯托克斯拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備DtSampleIriswswpL1L2waSDt實(shí)驗(yàn)設(shè)備wpwSwpwCARSDtwpwCARSDtwpwCARSDtOPAOPAE0E*實(shí)驗(yàn)設(shè)備DtSampleIriswswpL1L2waSDt實(shí)

生物物理光電過程，電子傳輸化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，中間物，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)振動(dòng)壽命，去相時(shí)間，分子內(nèi)振動(dòng)能量再分配動(dòng)力學(xué)，溶質(zhì)－溶劑能量耗散過程（拉曼溫度劑）…時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用

生物物理光電過程，電子傳輸生物時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用生物6H2O+6CO2---------->C6H12O6+6O2類胡蘿卜素簡(jiǎn)介6H2O+6CO2---------->C6H12OF.S.Rondonuwuetal.,ChemicalPhysicsLetters

429(2006)234–238類胡蘿卜素內(nèi)轉(zhuǎn)換過程F.S.Rondonuwuetal.,Chemic類胡蘿卜素內(nèi)轉(zhuǎn)換過程單線態(tài)內(nèi)轉(zhuǎn)換過程：11Bu+31Ag-11Bu-21Ag-11Ag-類胡蘿卜素內(nèi)轉(zhuǎn)換過程單線態(tài)內(nèi)轉(zhuǎn)換過程：11Bu+31Ag-1視紫紅質(zhì)簡(jiǎn)介視紫紅質(zhì)簡(jiǎn)介視黃醛異構(gòu)化結(jié)構(gòu)表征PhilippKukura,etal.Science310(2005)1006視黃醛異構(gòu)化結(jié)構(gòu)表征PhilippKukura,etaK.T.Tsenetal.

AppliedPhysicsLetters,89,262101,2006時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征K.T.Tsenetal.AppliedPhys時(shí)間分辨拉曼光譜用于聲子壽命的測(cè)量K.T.Tsenetal.AppliedPhysicsLetters,

89,112111,2006時(shí)間分辨拉曼光譜用于聲子壽命的測(cè)量K.T.Tsenet展望

時(shí)間分辨拉曼光譜的時(shí)間分辨率和光譜分辨率進(jìn)一步提高:

海森堡不確定原理時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大:

與其他技術(shù)相結(jié)合DmitryPestov,etal.Science316(2007)265DavidW.McCamant,etal.J.Phys.Chem.A2003,107,8208-8214展望時(shí)間分辨拉曼光譜的時(shí)間分辨率和光譜分辨率進(jìn)一步Dmit時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征E.D.Grannetal.Phys.Rev.B,1996,53,9838-9846時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征E.D.G拉曼位移與電子速度的關(guān)系：拉曼散射截面與電子速度分布函數(shù)的關(guān)系：時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征拉曼位移與電子速度的關(guān)系：拉曼散射截面與電子速度分布函數(shù)的關(guān)IgorChizhov,etal.BiophysicalJournal

75(1998)999-1009Daniel

H.Murgida,etal.Photochem.Photobiol.Sci.,2006,5,1103–1108五種瞬態(tài)物種：K510,L495,M400,N485,andO535時(shí)間分辨拉曼光譜用于中間態(tài)的檢測(cè)IgorChizhov,etal.Biophysic時(shí)間分辨拉曼光譜及其在生物和光電過程的應(yīng)用時(shí)間分辨拉曼光譜時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理時(shí)間分辨拉曼光譜的實(shí)現(xiàn)方式時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用生物過程的應(yīng)用舉例光電過程的應(yīng)用舉例主要內(nèi)容時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理主要內(nèi)容拉曼光譜的基本原理hv0h(v0-vm)h(v0+vm)hv0斯托克斯散射反斯托克斯散射瑞利散射E*E0瑞利散射(C.V.Raman)1930年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)拉曼光譜的基本原理hv0h(v0-vm)h(v0+vm)hv時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理激發(fā)脈沖t=0探測(cè)脈沖t=△t樣品時(shí)間分辨拉曼光譜的基本原理激發(fā)脈沖探測(cè)脈沖樣品時(shí)間分辨拉曼光譜的難題:

產(chǎn)生激發(fā)態(tài)樣品濃度很低（小于1mM/L)

量子產(chǎn)率非常低，拉曼信號(hào)弱時(shí)間分辨拉曼光譜的實(shí)現(xiàn)方式激發(fā)脈沖t=0探測(cè)脈沖t=△t激發(fā)態(tài)濃度很低量子產(chǎn)率非常低表面增強(qiáng)拉曼信號(hào)檢測(cè)困難共振拉曼相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)飛秒受激拉曼光譜（FSRS））信號(hào)檢測(cè)困難時(shí)間分辨拉曼光譜的難題:時(shí)間分辨拉曼光譜的實(shí)現(xiàn)方式激發(fā)脈沖探wpwswpwaswpwaswpws相干拉曼光譜相干斯托克斯拉曼散射wp：頻率固定was：頻率連續(xù)可調(diào)wR相干反斯托克斯拉曼散射wRwas

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信號(hào)強(qiáng)避免熒光干擾高度相干、高度準(zhǔn)直的相干光，易與背景光分開。

…相干反斯托克斯拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)相干反斯托克斯拉曼光譜的優(yōu)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備DtSampleIriswswpL1L2waSDt實(shí)驗(yàn)設(shè)備wpwSwpwCARSDtwpwCARSDtwpwCARSDtOPAOPAE0E*實(shí)驗(yàn)設(shè)備DtSampleIriswswpL1L2waSDt實(shí)

生物物理光電過程，電子傳輸化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，中間物，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)振動(dòng)壽命，去相時(shí)間，分子內(nèi)振動(dòng)能量再分配動(dòng)力學(xué)，溶質(zhì)－溶劑能量耗散過程（拉曼溫度劑）…時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用

生物物理光電過程，電子傳輸生物時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用生物6H2O+6CO2---------->C6H12O6+6O2類胡蘿卜素簡(jiǎn)介6H2O+6CO2---------->C6H12OF.S.Rondonuwuetal.,ChemicalPhysicsLetters

429(2006)234–238類胡蘿卜素內(nèi)轉(zhuǎn)換過程F.S.Rondonuwuetal.,Chemic類胡蘿卜素內(nèi)轉(zhuǎn)換過程單線態(tài)內(nèi)轉(zhuǎn)換過程：11Bu+31Ag-11Bu-21Ag-11Ag-類胡蘿卜素內(nèi)轉(zhuǎn)換過程單線態(tài)內(nèi)轉(zhuǎn)換過程：11Bu+31Ag-1視紫紅質(zhì)簡(jiǎn)介視紫紅質(zhì)簡(jiǎn)介視黃醛異構(gòu)化結(jié)構(gòu)表征PhilippKukura,etal.Science310(2005)1006視黃醛異構(gòu)化結(jié)構(gòu)表征PhilippKukura,etaK.T.Tsenetal.

AppliedPhysicsLetters,89,262101,2006時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征K.T.Tsenetal.AppliedPhys時(shí)間分辨拉曼光譜用于聲子壽命的測(cè)量K.T.Tsenetal.AppliedPhysicsLetters,

89,112111,2006時(shí)間分辨拉曼光譜用于聲子壽命的測(cè)量K.T.Tsenet展望

時(shí)間分辨拉曼光譜的時(shí)間分辨率和光譜分辨率進(jìn)一步提高:

海森堡不確定原理時(shí)間分辨拉曼光譜的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大:

與其他技術(shù)相結(jié)合DmitryPestov,etal.Science316(2007)265DavidW.McCamant,etal.J.Phys.Chem.A2003,107,8208-8214展望時(shí)間分辨拉曼光譜的時(shí)間分辨率和光譜分辨率進(jìn)一步Dmit時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征E.D.Grannetal.Phys.Rev.B,1996,53,9838-9846時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征E.D.G拉曼位移與電子速度的關(guān)系：拉曼散射截面與電子速度分布函數(shù)的關(guān)系：時(shí)間分辨拉曼光譜用于光電過程電子輸運(yùn)性質(zhì)的表征拉曼位移與電子速度