發(fā)布時(shí)間：2019-01-19 10:46

【摘要】：太赫茲波通常指的是頻率在0.1-10THz(波長(zhǎng)為30-3000μm)范圍內(nèi)的電磁輻射,在電磁波譜中位于微波與紅外輻射之間。太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)(THz-TDS)是20世紀(jì)90年代興起的一種新的光譜測(cè)試技術(shù),由于太赫茲光子具有瞬態(tài)性、相干性、寬帶性、低能性、高空間分辨率的特性,經(jīng)過二十來年的發(fā)展,已經(jīng)逐漸應(yīng)用于生物材料、化學(xué)材料、紡織材料、安全檢測(cè)等諸多領(lǐng)域。由于太赫茲輻射對(duì)物質(zhì)分子的自身轉(zhuǎn)動(dòng),分子骨架的振動(dòng),分子間的相互作用,晶格振動(dòng)等都十分的靈敏,故利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)研究絲素寡肽與蠶絲的結(jié)構(gòu)信息與振動(dòng)信息是一種新的分析方法。本文利用太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng),首先對(duì)組成蠶絲的四種主要氨基酸(甘氨酸48%,丙氨酸27.03%,絲氨酸12.45%,酪氨酸6.44%)進(jìn)行THz光譜測(cè)試,獲得了純氨基酸與混合氨基酸的時(shí)域譜圖,頻域譜圖,吸收譜圖與折射率譜圖;研究氨基酸樣品濃度對(duì)光譜的影響,通過與前人發(fā)表的氨基酸THz光譜圖進(jìn)行比較,驗(yàn)證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。然后對(duì)組成絲素的主要重復(fù)肽段(二肽甘氨酸-丙氨酸,甘氨酸-絲氨酸,甘氨酸-酪氨酸,四肽甘氨酸-丙氨酸-丙氨酸-絲氨酸,六肽甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-絲氨酸,甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-酪氨酸)及二肽的同分異構(gòu)體(丙氨酸-甘氨酸,絲氨酸-甘氨酸,絡(luò)氨酸-甘氨酸)進(jìn)行THz光譜測(cè)試,并利用Gaussian 03軟件中的密度泛函理論對(duì)這六種二肽進(jìn)行分子理論模擬計(jì)算,討論分析二肽同分異構(gòu)體在THz波段的振動(dòng)模式;接著比較四肽、六肽與其同分異構(gòu)體在THz波段的吸收特性,研究寡肽端基(N基與C基)對(duì)寡肽分子鏈段的振動(dòng)影響,并將寡肽與混合氨基酸的吸收譜圖進(jìn)行比較分析,進(jìn)一步討論寡肽在THz波段的振動(dòng)模式。最后,利用太赫茲時(shí)域光譜,遠(yuǎn)紅外光譜,中紅外光譜研究四種蠶絲(白廠絲,天然彩絲,天然染料染色絲,合成染料染色絲)在紅外與太赫茲波段的光譜特性。通過研究蠶絲在中紅外波段的官能團(tuán)與基團(tuán),在遠(yuǎn)紅外波段的分子骨架振動(dòng),分子間的相互作用,討論天然彩絲和人工染色絲(天然染料和合成染料)在紅外與遠(yuǎn)紅外波段進(jìn)行區(qū)分的可行性。研究結(jié)果表明:(1)絲素中四大氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸和酪氨酸)在太赫茲波段有靈敏的光譜響應(yīng),在其有效光譜范圍內(nèi),都表現(xiàn)出各自的特征吸收峰,表明利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)能夠區(qū)分不同種類的氨基酸。(2)將混合氨基酸的THz吸收光譜圖與混合氨基酸理論疊加的吸收譜圖進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)理論吸收譜圖中的吸收峰有大部分能夠與實(shí)驗(yàn)吸收峰相對(duì)應(yīng),說明氨基酸混合物的太赫茲光譜特征有一部分是來自于各種氨基酸在THz波段吸收特性的疊加。(3)對(duì)于絲素二肽(甘氨酸-丙氨酸,甘氨酸-絲氨酸,甘氨酸-酪氨酸)與其同分異構(gòu)體(丙氨酸-甘氨酸,絲氨酸-甘氨酸,絲氨酸-甘氨酸)的THz光譜研究表明:雖然絲素二肽與其同分異構(gòu)體都有相同的基團(tuán)或官能團(tuán),但他們?cè)赥Hz波段的吸收特性卻表現(xiàn)出很大的差異;利用Gaussian軟件對(duì)各二肽分子進(jìn)行模擬計(jì)算,理論計(jì)算結(jié)果表明二肽分子在THz波的振動(dòng)吸收峰有一部分是由于二肽分子的集體振動(dòng)模式引起的,是分子內(nèi)作用力導(dǎo)致了其在THz波段不同的吸收特性。(4)四肽(甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸)、六肽(甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸)與其同分異構(gòu)體(丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸、丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸-丙氨酸-甘氨酸)的THz吸收光譜圖表明,雖然他們都具有相同的基團(tuán)或官能團(tuán),但他們?cè)赥Hz波段的吸收特性卻表現(xiàn)出很大的差異,說明當(dāng)肽鏈增長(zhǎng)到六肽時(shí),端基(N基與C基)對(duì)寡肽分子鏈段的振動(dòng)影響仍然非常大(寡肽與其同分異構(gòu)體的唯一區(qū)別-NH2-與-COOH-的位置),使其在THz波段的吸收特性表現(xiàn)出明顯的差異。且對(duì)比分析了寡肽與混合氨基酸的吸收譜圖可知,雖然寡肽與混合氨基酸具有一部分相同的基團(tuán)或官能團(tuán),但他們?cè)赥Hz波段所表現(xiàn)的特征卻完全不同,說明各個(gè)分子的吸收峰是由分子的集體振動(dòng)模式造成的,而并非像中紅外光譜中的吸收峰是由物質(zhì)的基團(tuán)或官能團(tuán)決定的。(5)天然彩絲和人工染色絲的中紅外光譜圖表明,這四種蠶絲(白廠絲,天然彩絲,天然染料染色絲,合成染料染色絲)都存在相同的基團(tuán)與官能團(tuán),不能對(duì)他們進(jìn)行區(qū)分;遠(yuǎn)紅外光譜測(cè)試結(jié)果表明,根據(jù)這四種蠶絲不同的吸收系數(shù)和吸收峰相對(duì)強(qiáng)度,可以區(qū)分蠶絲是否染過色;太赫茲光譜測(cè)試結(jié)果表明,根據(jù)四種蠶絲不同的吸收系數(shù)與折射率,可以對(duì)他們進(jìn)行區(qū)分。這一研究成果將進(jìn)一步拓寬遠(yuǎn)紅外波段的應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)天然彩絲與染色絲的無損鑒別方面,具有重要的意義與應(yīng)用前景。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O657.3;TS107.2

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本文編號(hào)：2411297