太赫兹（THz ）辐射是指频率位于微波和红外光之间的电磁辐射,属于远红外波段。近十几年来,超快激光技术的迅速发展,为THz脉冲的产生提供了稳定、可靠的激发光源,使THz辐射的产生和应用研究得到了蓬勃发展。太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术作为一种崭新的THz探测技术,近年来在光谱和成像方面得到了广泛应用,由于生物分子的振动-转动能级落在THz波段,而且THz本身具有低能性,不会对生物组织造成破坏等特点,使得THz对生物材料的无损检测成为研究的热点之一。目前THz-TDS技术在若干生物分子的研究中取得了很好的实验结果,但相应的光谱分析研究还不成熟,寻找合适的理论模拟软件和方法对于合理和完善的解释THz光谱的形成机制具有重要的意义。本论文主要是采用理论模拟与实验相结合的方法研究蛋氨酸、苏氨酸等五种蛋白质氨基酸的THz光谱并对其在0.2-2.8THz波段的吸收进行了详细的归属和讨论。采用THz-TDS技术,获取它们可靠的THz吸收光谱。选取剑桥数据库分子模型,应用Gaussian03软件,选取DFT理论等不同的理论模型和基组进行单分子与晶胞多分子模拟,获得它们的THz理论吸收光谱。对比理论与实验光谱,借助GaussView3.09软件的视频功能,对它们的振动模式进行探讨,发现THz吸收峰主要是由分子内的集体振动模式造成的。随着频率升高,分子的刚性振转模式减弱,而分子内部基团振转模式加强。本论文的另一部分工作是选取菠菜的提取物三种植物光合膜蛋白,利用THz-TDS技术测量微量样品的THz光谱响应,设计适合该微量样品的THz测量方法,利用THz技术测试生物大分子的光谱响应,进一步探究分子内部的结构差异。本研究不仅为氨基酸及蛋白质分子的应用研究提供借鉴,而且为以后生物大分子的微量测试研究提供了参考。
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