本文關(guān)鍵詞： 太赫茲時(shí)域光譜(THz-TDS) 太赫茲吸收光譜學(xué) 生物分子 量子化學(xué)計(jì)算 集體骨架振動(dòng)　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：太赫茲電磁波處于微波和紅外波范圍之間,頻域范圍通常在100 GHz~10 THz之間,該波段因具有許多獨(dú)特的性質(zhì)而被認(rèn)為是現(xiàn)今交叉學(xué)科研究的一個(gè)重要課題。太赫茲技術(shù)之所以受到人們的重視,是因?yàn)樗跓o(wú)損檢測(cè)、醫(yī)療診斷、超高速電信及對(duì)生物分子及系統(tǒng)的特性研究等領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用前景。許多化合物分子內(nèi)振動(dòng)模式的頻率對(duì)應(yīng)于太赫茲電磁波范圍,比如氫鍵作用力、范德瓦爾斯力、偶極-偶極作用力、晶格振動(dòng)和一些分子內(nèi)集體骨架振動(dòng)等。許多生物分子在太赫茲波段都會(huì)有特征光譜的存在,并且太赫茲輻射不會(huì)損傷生物分子內(nèi)部結(jié)構(gòu),對(duì)水、生物分子和非極性的化合物具有特殊作用形式,這使得太赫茲?rùn)z測(cè)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)和制藥領(lǐng)域擁有很大的發(fā)展空間。實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量太赫茲吸收光譜的儀器為T(mén)eraview公司所推出的TPS 3000時(shí)域光譜儀,這臺(tái)儀器的太赫茲發(fā)射和接收裝置都基于光電導(dǎo)天線原理設(shè)計(jì)而成。本論文中采用THz-TDS原理對(duì)兩種硫脲樣品(4-甲基均二苯硫脲和1-(2-羥乙基)-1-甲基-3-苯基硫脲)和四種對(duì)位苯胺樣品(對(duì)氯苯胺、對(duì)甲苯胺、對(duì)硝基苯胺和對(duì)甲氧基苯胺)進(jìn)行太赫茲特征吸收譜測(cè)量。結(jié)果顯示這六種生物分子樣品在0.06-3THz波段都出現(xiàn)了指紋特征吸收譜線。根據(jù)對(duì)這六種藥物中間體模型GAUSSIAN09量子化學(xué)仿真結(jié)果表明,太赫茲頻段內(nèi)的吸收特性與分子整體骨架運(yùn)動(dòng)相關(guān)。通過(guò)劍橋晶體數(shù)據(jù)庫(kù)(CCDC)中的晶體文件可以更加直觀的觀察到弱相互作用的所在的晶體位置以及種類,并推導(dǎo)出分子中非鍵作用力對(duì)太赫茲吸收譜的影響。指紋譜的形成歸根于分子構(gòu)造和整體結(jié)構(gòu)的差異,因此太赫茲吸收光譜能有效地鑒別這些藥物中間體樣品。本文還嘗試對(duì)單分子計(jì)算模型進(jìn)行改進(jìn),創(chuàng)建硫脲樣品雙分子模型并進(jìn)行仿真優(yōu)化計(jì)算,得到更加精確的仿真結(jié)果數(shù)據(jù),所得理論光譜與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比一致性較好,具有相同的變換趨勢(shì),對(duì)生物小分子仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)合具有非常重要的意義。除此之外,在實(shí)際數(shù)據(jù)處理過(guò)程中為了便于THz-TDS光學(xué)參數(shù)提取和數(shù)據(jù)比對(duì),本文中設(shè)計(jì)了一款MATLAB人機(jī)交互圖形化用戶界面(GUI),可以使數(shù)據(jù)處理及對(duì)比更加快捷、有效,極大地方便了后續(xù)課題的拓展和延伸。
[Abstract]:Terahertz electromagnetic wave is between microwave and infrared wave range, and frequency domain is usually between 100 GHz~10 THz. Because of its many unique properties, this band is considered to be an important subject of cross-disciplinary research. Terahertz technology has been paid attention to because of its nondestructive testing, medical diagnosis. Ultra-high speed telecommunications and the study of the characteristics of biomolecules and systems have great application prospects. The frequencies of intramolecular vibration modes of many compounds correspond to terahertz electromagnetic wave range such as hydrogen bond force. Van der Waals force, dipole-dipole force, lattice vibration and some intramolecular collective skeleton vibrations. Many biomolecules have characteristic spectra in terahertz band. And terahertz radiation does not damage the internal structure of biomolecules and has a special form of action on water biomolecules and nonpolar compounds. This allows terahertz detection technology to be developed in biomedical and pharmaceutical fields. The instruments used to measure terahertz absorption spectra in the laboratory are TPS from Teraview. 3000 time domain spectrometer. The terahertz transmitter and receiver of this instrument are designed on the basis of photoconductive antenna principle. In this paper, the THz-TDS principle is used to study two thiourea samples: 4-methyl-p-diphenylthiourea and 1-( 1). 2-hydroxyethyl-1-methyl-3-phenylthiourea) and four para-aniline samples (p-chloroaniline). P-toluidine. P-nitroaniline and p-methoxyaniline). The characteristic absorption spectra of terahertz have been measured. The results show that the characteristic absorption spectra of the six biomolecules have appeared in the range of 0.06-3THz. According to the six drug intermediates model GAUSSI, the characteristic absorption spectra of the six biomolecules have been observed in the range of 0.06-3THz. AN09 quantum chemistry simulation results show that. The absorption characteristics in the terahertz band are related to the movement of the whole molecular skeleton. CCDC via the Cambridge Crystal Database. The crystal file can be more intuitively observed where the weak interaction is located and where the crystal type is. The influence of non-bonding force on THz absorption spectrum is deduced. The formation of fingerprint spectrum is based on the difference of molecular structure and global structure. Therefore, terahertz absorption spectrum can effectively identify these drug intermediates. This paper also tries to improve the single molecule calculation model, create the thiourea sample bimolecular model and carry on the simulation optimization calculation. More accurate simulation results are obtained, the theoretical spectra are consistent with the experimental data, and have the same trend of transformation. In addition, in the process of practical data processing, in order to facilitate the THz-TDS optical parameters extraction and data comparison. In this paper, we design a graphical user interface of MATLAB human-computer interaction, which can make data processing and contrast faster and more effective, and greatly facilitate the extension and extension of the follow-up project.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q74;O441.4

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本文編號(hào)：1483287