【手性表征技术  9.】

    (9.  非线性光学实验方法对界面手性的表征③)

      手性和频光谱方法：和频振动光谱，又名振动和频光谱，是一种基于非线性光学原理和脉冲激光技术的先进的界面振动光谱实验方法。其基本原理简单表述为：当我们将两束脉冲激光，一束为可见光（ω1），另一束为红外光（ω2）时空重合于待测界面时，界面处会由于二阶非线性光学效应而产生一束新的波长的光，即和频光（ω3）。这束和频光的频率恰好为两个入射光频率之和，即ω3=ω1+ω2，和频振动光谱中的“和频”二字即来源于此。此外，当入射的红外光（ω2）和位于界面处的分子的某个振动频率吻合时，和频光强度便会出现增强现象。这样，当我们使入射红外光的频率覆盖分子的不同振动光谱区域并同步记录和频光信号强度的变化时，便可以获得一张界面的振动光谱，和频振动光谱中的“振动”二字即来源于此。和频振动光谱因为是一种二阶非线性光学技术，在电偶极矩近似条件下，和频信号只在中心对称性破缺的两相界面处生成，界面两侧体相中杂乱无章排布的分子对和频信号没有贡献。因此，和频振动光谱具有天然的界面选择性，是进行界面表征的有力工具。

      通过对原有双偏振检测系统进行优化改进, 并对改进后检测系统进行公式推导、数值模拟和实验验证，将获取的四条双偏振曲线加以拟合就能得出四个偏振组合下的二阶极化率相对符号和大小，可以更有效表征界面分子手性。例如对富G序列的寡核苷酸分子进行光谱检测，得出在浓度为1mM钙离子环境下，不同序列的寡核苷酸折叠形成的G-四链体结构不同，AS1411形成的是单分子平行结构；TG14形成的是b型单分子反平行结构；Oxy28形成的是a型单分子反平行结构。据此，能够找到手性物的检测与表征的一些实验规律。就能够推断出其一些可能形成 的手性折叠结构，还有助于理解G-四链体结构对靶向分子的作用机理。

      光学二次谐波的线二色谱（SHG－LD）方法是检测界面分子生色团的偶极，但其不能对特定的分子基团进行检测，因此得到的信息有限。为了从分子水平更深入地理解界面手性，将手性二次谐波与和频光谱结合起来，能够获取界面上手性分子的不同官能团取向，对界面分子的绝对手性进行识别和标定，进一步阐明手性结构的形成机理。为定量描述界面手性强度，和频光谱方法也可用于描述界面手性过量的情形。研究表明，手性和频光谱不仅能够用于研究界面手性结构，而且还能用于原位研究界面手性结构的自组装过程中分子间相互作用的分子机理，为理解界面手性结构形成机理提供重要的微观信息。

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