分子光谱模拟
分子聚集体的光谱模拟
分子聚集体的光谱模拟李凯;韩蛟;张厚玉;ABRAMAVICIUS Darius;张汉壮【摘要】采用Frenkel激子理论研究了一维线性和二维人字形分子聚集体的吸收和发射光谱.通过引入激子离域长度的概念,将聚集体与单分子的光谱线形函数联系起来.计算的光谱结果表明,聚集体的光谱与分子在聚集体中的排列紧密相关.分析了一维J聚集光谱发生红移以及二维人字形分子聚集体吸收光谱形成J和H激子谱带的内在原因.模拟得到的聚集体的吸收和发射光谱与实验结果一致.%The absorption and emission spectra of one-dimensional linear aggregates and two-dimensional herringbone aggregates were investigated via Frenkel exciton model. The introduction of the exciton delocalization length bridges a link between spectral lineshape fuctions of molecular aggregates and single molecule. The results show that the spectra of molecular aggregates are closely dependent on the molecular alignment. The red-shift absorption in linear J aggregates and splitting of J and H bands in herringbone aggregates are analyzed. The simulated absorption and emission spectra are in consistent with experimental results.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2011(032)012【总页数】5页(P2872-2876)【关键词】分子聚集体;吸收和发射光谱;Frenkel激子;激子离域长度【作者】李凯;韩蛟;张厚玉;ABRAMAVICIUS Darius;张汉壮【作者单位】吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室;物理学院,长春130012;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室;物理学院,长春130012【正文语种】中文【中图分类】O641分子聚集体是由多个分子通过分子间的相互作用力聚集而形成的有序结构，无论对于J聚体还是H聚体，基于分子间的激发转移作用，单分子经光激发后所形成的激子不会局限在单个分子上，而会扩展到更多的分子中，形成聚集体整体光响应，从而表现出显著的单分子不具备的特有性质［1，2］.在染料分子材料体系和生物体系中，光合作用中心都存在各种形式的聚集体［3，4］.自Jelly［5］和Scheibe［6］发现分子聚集现象以来，分子聚集体的光谱研究一直是分子光谱学研究的热点［7～9］.深入理解聚集体光谱行为，如吸收带窄化及超辐射等现象，对于更好地开发和应用分子聚集体材料尤为重要［10，11］.由于分子间的相互作用具有显著的各向异性的特点，分子聚集体会在低维尺度(如一维或二维方向)上形成有效的激发.由于聚集体具有独特的尺度以及体系具有的复杂性，特别是考虑到环境因素，基于单分子光谱的理论方法往往不能明确阐述聚集体中的电子和能量转移的问题，因而发展适用于分子聚集体光谱研究的理论计算方法对于更好地理解和认识聚集体的光谱行为十分重要.对于分子聚集体光谱性质的研究，大多采用Frenkel激子态模型来进行计算分析［12］.Knoester等［13～15］研究了一维线性分子聚集体、环状分子聚集体以及管状结构的分子聚集体的光谱性质.Gulen等［16，17］采用LB膜技术制备了结构可调的二维平面分子聚集体，并计算分析了二维鱼骨架结构分子聚集的吸收光谱.Spano等［18～20］模拟计算了风车形结构的二维平面分子聚集体光谱特性.本文在单分子光谱计算方法的基础上(不考虑振动的影响)，应用Frenkel激子态理论模拟了低维的分子聚集体吸收和发射光谱.采用点偶极间的相互作用计算了分子间的相互作用，分子激发能的无序化效应和激子与声子的相互作用决定了光谱的谱带宽度.引入了激子离域长度的概念计算聚集体的光谱线形函数.通过对比分析了一维和二维分子聚集体光谱的产生原因，并与实验结果进行了比较.1.1 分子聚集体模型的建立采用Frenkel激子模型，由N个分子组成的分子聚集体的能量算符可表达如下［13，21，22］:假定聚集体中的每个分子都只有基态和激发态两个态，那么式(1)中 n〉表示只有第n个分子被激发，其它分子处于基态.εn为单分子的激发能，由于分子聚集体受环境(如溶剂分子)涨落的影响或分子激发能εn受分子振动的影响，εn的取值满足平均值为ε0、标准偏差为σ的高斯分布，其取值之间无关联.Jnm(Jnn=0)为分子间的激发转移相互作用能，可使激子离域化，假定Jnm值不随环境涨落的影响，可以通过计算分子跃迁偶极之间相互作用能来表示:对于J聚集，J＜0，而对于H聚集，J＞0.聚集体激子的能量Ev(v=1，…，N)和波函数ψvn可以通过式(1)的矩阵对角化得到.这里|ψv n|2是聚集体系处于激发态时第n个分子被激发的几率.根据本征矢量的局域化理论［23，24］，将激子离域长度定义为［13，16，25］:激子离域长度的物理含义为激子波函数所能扩展到的分子的数目，可给出参与单激子态形成的分子的数量，其大小受激发能无序化程度σ和分子间激发转移的作用能J的影响.两种极限的情况如下:ξv=1时，激子完全局域在单个分子上;ξv=N时，激子会离域在N个分子上.激子的离域长度会随着无序化程度的增加而减小，且会随着分子间的相互作用的增强而变大.1.2 吸收和发射光谱的计算方法假定分子聚集体中每一单个分子都与周围环境相关，但不同的分子间互不相干.由环境引起的分子跃迁偶极矩的涨落对于所有分子而言，在统计上是相同的.分子聚集体的吸收光谱可通过分子跃迁偶极矩的关联函数表示如下:参照文献［16］方法计算参数，利用式(5)和(9)对一维线性分子聚集体和二维人字形分子聚集体的吸收和发射光谱进行了模拟.分子聚集体的分子数为N=100，作5000次统计平均.2.1 一维线性分子吸收和发射光谱的计算以一维线性分子聚集体为模型，其结构如图1所示.计算参数如下，r=1.0 nm，θ=30°，μ=26.68× 10－30C·m，ε0=19500 cm－1，σ=200 cm－1，λ=900 cm－1，Λ=200 cm－1，利用式(2)计算得到的分子点偶极之间相互作用能J=－403 cm－1.计算模拟得到的一维线性分子聚集体的吸收和发射光谱如图2所示.由于单分子的吸收峰应出现在19500 cm－1附近，而聚集体的吸收峰出现在18548 cm－1，可见吸收峰位产生了明显的红移，是典型的J聚集的特征.发射光谱的峰值出现在18366 cm－1处，且位于吸收峰的左侧，产生了182 cm－1的移动，此位移为吸收与发射光谱之间由于吸收能量后弛豫产生的斯托克斯位移.模拟结果与实验上以染料分子为例的J聚集在长波长位置出现新的吸收峰相吻合.2.2 二维人字形分子吸收和发射光谱的计算二维人字形分子聚集体的模型由两条相互作用的一维线性聚集体构成(图3).其中计算一维聚集体的参数保持不变.2条链间距离R=0.6 nm，2条链间的分子间跃迁偶极相互作用只考虑最邻近的相互作用，主要有2种，J2=1867 cm－1及J3=－195 cm－1.计算得到的二维聚集体的吸收和荧光光谱如图4所示.可见，吸收谱有2个峰，对应单分子吸收峰位19500 cm－1，能量相对蓝移为H谱带，峰位20021 cm－1，能量相对红移为J谱带，峰位17065 cm－1，这是由二维分子聚集体内同时存在H聚集和J聚集相互作用所引起的.为分析产生光谱劈裂的原因，根据式(6)计算了聚集体本征能值范围内的振子强度，结果如图5所示.对应于振子强度不为零的本征态主要分布在低能量的16933～17740 cm－1和高能量的19925～20808 cm－1的2个区域内，可将其分别归属为J谱带和H谱带的振动.振子强度大，说明从基态跃迁到该能级的概率也大，吸收谱线峰值会出现在振子强度大且密集的能级区域.图5中振子强度不为零的2个区域的2个最大值分别对应16993 cm－1和19925 cm－12个能级，这2个能级与吸收谱线的J峰和H峰值并非严格对应，这是因为吸收过程不仅与能级的振子强度有关，而且还与态密度有关.二维聚集体的发射光谱如图4所示，峰值位于16928 cm－1，相对于吸收谱线的J谱带，峰位有137 cm－1的红移.发射光谱只有一个单峰，这与实验结果相吻合.吸收谱线上有2个明显的吸收带，即J谱带和H谱带.针对发射光谱只有一个峰的问题，可以从聚集体吸收和发射过程(图6)加以说明.对于同时存在J聚集和H聚集作用的聚集体，其激发态的J能带和H能带都是跃迁允许的，受激吸收时，粒子从基态分别集中跃迁到这2个能带上，且跃迁粒子数与该能带的振子强度成正比.跃迁到激发态上的粒子经过弛豫过程，再经无辐射和辐射跃迁使体系达到稳定的平衡态，并伴随辐射跃迁发射荧光.由于无辐射跃迁和辐射跃迁之间存在竞争关系，处在H能带上的粒子在发生辐射跃迁之前，更容易先经过无辐射跃迁迅速迁移到J 能级上，再在J能级上发生辐射跃迁回到基态.由于辐射跃迁集中发生在J能带，所以荧光光谱上只在J能带位置产生一个峰值，H能带区域几乎无荧光产生.2.3 分子聚集体光谱的影响因素将计算得到的一维线性聚集体和二维人字形聚集体的光谱进行对比可见，聚集体的光谱性质受分子聚集形态(分子的排列方式)的影响，其行为体现了分子间相互作用的多样性.如在一维聚集体中，分子间的距离和分子倾角会影响分子间相互作用的大小和作用的本质(J值的正负).正由于多样的分子聚集态结构，聚集体的光谱行为才各有不同.如实验发现的三维分子聚集体(如分子晶体)的光谱与晶体的晶态结构有关，不同的晶型可能导致发光颜色不同［27］.对于J聚集，分子间相互作用越大，越有利于激子离域长度的增加，从而使聚集体光谱出现更明显的窄化现象.而分子的无序化(如激发能的标准偏差比较大)，会使激子更加局域化，体现在聚集体光谱的展宽效应上，这是由聚集体的线形函数与激子的离域长度的关系所决定的.通过对比，模拟计算了一维线性和二维人字形聚集体模型的吸收和发射光谱，分析了相对于单分子而言，聚集体产生光谱变化的主要原因.J聚集和H聚集的共同作用使二维模型在受激吸收时，在J能带和H能带上产生一定比例的粒子分布，这是造成其吸收谱线出现分裂从而产生J峰和H峰的主要原因.H能带到J能带的无辐射跃迁使二维模型荧光光谱只出现一个峰值，并且处在J能带区域.计算所用方法易于应用到实际的三维分子聚集体的光谱计算中，为实验观测的光谱行为提供了理论依据.【相关文献】［1］Kobayashi T..J-Aggregates［M］，Singapore:World 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分子动力学模拟红外光谱
分子动力学模拟可以用来模拟红外光谱，这主要涉及到对分子振动模式的模拟。
以下是一些具体的方法和步骤：
选择合适的模型：在模拟过程中，首先需要选择一个合适的模型来描述分子间的相互作用。
这通常涉及到对分子间力场的确定，以及确定分子间的相互作用参数。
设置模拟参数：在模拟过程中，需要设置适当的参数，包括温度、压力、时间步长等。
这些参数的选择将影响到模拟结果的准确性和可靠性。
进行模拟：在设置好参数后，就可以开始进行模拟了。
分子动力学模拟可以通过各种软件包来进行，如LAMMPS、NAMD等。
这些软件包可以通过模拟分子的运动轨迹来模拟分子的振动模式。
分析模拟结果：在模拟结束后，需要对结果进行分析。
可以通过计算分子的振动频率、振动模式等来分析分子的红外光谱。
这些结果可以与实验结果进行比较，以验证模型的准确性和可靠性。
总的来说，分子动力学模拟可以用来模拟红外光谱，这有助于深入了解分子的结构和性质，从而为实验研究提供理论支持。
但需要注意的是，由于分子动力学模拟的计算量较大，因此需要进行合理的参数选择和优化，以提高模拟的效率和准确性。
分子模拟中的拉曼光谱模拟
分子模拟中的拉曼光谱模拟引言分子模拟是通过建立分子的精细计算机模型来研究分子结构、动态、能量等性质的一种方法。
而拉曼光谱是研究分子振动状态的非常重要的实验手段。
因此，利用计算机模拟来模拟拉曼光谱的技术逐渐成为了分子模拟领域的一个重要研究课题。
分子振动和拉曼光谱分子振动是分子内原子相对于核心位置所做的振动。
这些振动分为三种类型：拉伸、屈曲和扭曲振动。
这些振动的性质可以通过拉曼光谱来研究。
拉曼光谱是通过照射样品后收集散射光来得到的，这种散射光与入射光的频率相差数千兆赫。
这种频率差异称为拉曼位移，并可以作为识别分子结构和确定化学环境的重要参数。
例如，两个相同化学成分但不同构化的分子会有不同的拉曼光谱，因为它们的振动能量是不同的。
拉曼光谱模拟方法计算机模拟最初被用于研究分子物理和化学性质。
随着计算机技术的发展和算法的提高，人们开始尝试将计算机模拟和拉曼光谱相结合，从而模拟分子的振动状态和拉曼光谱。
目前，有两种主要的方法用于模拟拉曼光谱：量子力学计算和分子动力学计算。
量子力学计算采用基于量子力学的方法来计算分子的振动状态和拉曼光谱。
分子动力学方法则是通过模拟分子的运动来计算振动和拉曼光谱。
分子动力学方法的优势在于能够考虑分子及其周围环境的宏观行为，从而更准确地描述分子系统的振动状态和拉曼光谱。
分子动力学方法一般基于牛顿动力学方程，使用分子的力场和初始条件来模拟分子的振动。
在计算过程中，分子的位置和速度被迭代地计算，直到达到平衡态，振动和拉曼光谱得到计算和分析。
在分子动力学方法中使用的力场通常包括分子的势能函数和力常数。
势能函数描述了分子内部的化学键、角、二面角等本质特征以及它们之间的作用。
力常数描述了物理作用力，例如库仑力、范德华力和键的刚度等。
最后，通过将模拟结果与实验结果进行比较，可以调整模型参数并优化模型，从而更准确地模拟分子振动状态和拉曼光谱。
结论分子模拟中的拉曼光谱模拟是一种重要的研究课题。
通过模拟分子的振动状态和拉曼光谱，可以更准确地研究分子结构和化学环境的性质。
光谱法结合分子模拟法分析毛蕊花糖苷与血清白蛋白的分子作用机制
用 机 制 提 供 一 定 参考 。 关 键 词 ：毛 蕊 花 糖 苷 ； 牛 血 清 白蛋 白 ；光 谱 实 验 ；分 子模 拟 ； 结合 反应
ＧＵＯ Ｍｉ ｎｇ， ＷＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ— ｍｅ ｎｇ ， ＺＨＡＮ Ｍｉ ｎ － ｚ ｈｏ ｎ ｇ， Ｆ ＡＮ Ｗｅ ｎ－ ｘ ｉ ａ ｎ ｇ
Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇＡ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ＆Ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｌ ｉ ｎ ’ ａ ｎ ３ １ １ ３ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： ０ｂ ｊ ｅ ｅ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｏ ｓ ｕｄ ｔ ｙ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｖ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｃ ｏ ｓ ｉ ｄ ｅ（ Ｖ Ｅ Ｒ ） ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｖ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ｒ ｕ ｍ
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分子光谱实训报告
二、零点性的稳定性检查
• 1、开盖调节0%，计时3min，观察零点漂移， 在400~470nm处调节波长，若读书最后一位 超过1，则不合格。(对于721型，则在T为5%时， 观察指针，左偏一格或右偏一格范围内均合格。）
三、光电流稳定性的检查
• 设定波长为370nm，790nm：光度方式选择T%（透过率） 1、gotoλ键入370nm，等待5分钟后按下zero键，三分钟观 察T值漂移变化。 2、步骤同上不过把波长改为790nm。
• • • • • • • 1、波长准确度的检查 2、零点稳定性的检查 3、光电流稳定性的检查 4、吸光度的准确度检查 5、杂散光合格性的检查 6、比色皿配套性的检查 7、皿差的测量
一、波长准确度的检查
（1）粗检： 将滤纸放入光源处，在400～780nm范围内每隔10个nm调节一次波长，观察 滤纸上斑点颜色变化，与书P53的图2-1相对比，判断是否合格。 （2）细检 在500～540nm范围内，每隔2个nm测一个吸光度，记录数据后，选取所测最 大吸光度对应的波长，根据以下式子判断： 529—λ（最大A所对应的）≤3nm在此范围内，即合格。
分子光谱实训报告
——班 第——组 组员：——
任务一：722型分光光度计的验收
一、【仪器概况】 1、仪器名称：722S型分光光度计 2、编号：07621 3、厂家：上海菁华源
2、单色器 3、样品吸收池 4、检测器 5、显示器
三、【实验项目】
五、杂散光合格性的检查
• 1、配置5%的亚硝酸钠溶液：称取亚硝酸钠5g，溶于100ml 水中。 • 2、参照实训书P11表4，在波长为380nm处，测T。 • 3、若T＜1%，则合格，反之则不合格。
六、比色皿配套性的检查
分子模拟实验报告分子光谱模拟
分子模拟实验报告分子光谱模拟分子光谱模拟实验报告摘要：本实验采用分子模拟的方法，通过计算机模拟的手段，研究了分子光谱。
通过构建分子模型、选择适当的计算方法和参数，得到了分子的能级结构和光谱。
实验结果表明，分子模拟可以较好地模拟分子的能级和光谱。
这种方法可以为分子光谱的研究提供一种新的途径。
1.引言分子光谱是研究分子内部能级和分子结构的重要手段。
传统的实验方法繁琐且成本较高，分子模拟则是一种新的研究手段，可以通过计算机模拟的方法得到分子的能级结构和光谱。
本实验旨在通过分子模拟的方法，研究分子的光谱现象，并探讨模拟方法的准确性和适用性。
2.实验方法2.1分子模型的构建2.2计算方法和参数的选择选择适当的计算方法和参数对于分子模拟的准确性和有效性具有重要意义。
本次实验采用量子力学方法进行计算，选择了Hartree-Fock方法作为计算方法，并设置了合适的收敛阈值和基组。
2.3能级结构的计算通过计算机程序，对构建的分子模型进行能级结构的计算。
通过求解Schrödinger方程，可以得到分子的不同能级及其能量。
2.4光谱的模拟在能级结构的基础上，模拟分子的光谱现象。
根据波长、频率和吸收强度的关系，得到分子的吸收光谱图和发射光谱图。
3.实验结果与分析3.1能级结构的计算结果通过计算机程序，得到了水分子的能级结构。
结果显示，水分子的基态电子能级为X^1A1，第一激发态能级为A^1B1、各能级的能量差异较小，符合分子光谱的特点。
3.2光谱的模拟结果根据能级结构，模拟了水分子的吸收光谱和发射光谱。
吸收光谱图显示，在不同波长范围内，水分子的吸收强度存在明显的吸收峰，这与实验观测结果一致。
发射光谱图显示，水分子在受激条件下会发出特定波长的光，这也符合实验观测结果。
4.结论通过分子模拟实验，我们成功地模拟了水分子的能级结构和光谱现象。
实验结果表明，分子模拟可以较好地模拟分子的能级和光谱，为分子光谱的研究提供了一种新的途径。
三角函数在物理化学中的应用光谱分析和分子模拟
三角函数在物理化学中的应用光谱分析和分子模拟三角函数在物理化学中的应用：光谱分析和分子模拟在物理化学领域，三角函数是一种非常重要的数学工具，广泛应用于光谱分析和分子模拟等方面。
本文将就这两个应用领域进行介绍和讨论。
一、光谱分析中的三角函数应用光谱分析是一种通过测量和分析物质与电磁辐射相互作用的方法。
光谱分析可以用于确定物质的组成、结构以及其它相关物理化学性质。
在光谱分析中，三角函数经常用于描述和分析光谱的特征。
1. 波长、频率和能量之间的关系在光谱分析中，波长、频率和能量是三个基本的物理量。
它们之间的关系由下式给出：速度 = 频率 ×波长能量 = Planck 常数 ×频率这些关系可以用三角函数来表示和计算，帮助科学家分析光谱数据，推断物质的性质和结构。
2. 傅里叶变换傅里叶变换是一种通过将信号或波形分解成不同频率的正弦和余弦函数的方法。
在光谱分析中，傅里叶变换常常用于将光谱信号从时域转换到频域，以便更好地分析和解释光谱数据。
傅里叶变换的核心就是三角函数的展开。
二、分子模拟中的三角函数应用分子模拟是一种基于物理力学定律和统计学原理，通过数值计算来模拟和研究分子的结构、动力学行为以及它们与其他物质的相互作用。
1. 结构优化分子模拟中的结构优化是指通过计算和最小化分子系统的能量，寻找合理的分子构型。
在结构优化中，三角函数可以用于描述原子之间的键长、键角等几何参数，帮助分子模拟研究者确定最稳定的分子结构。
2. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种通过计算分子系统中原子的运动轨迹，研究其动力学行为和相关物理化学性质的方法。
在分子动力学模拟中，三角函数经常用于描述原子之间的相互作用势能和力，以及原子的位移和速度等参数。
三、总结三角函数在物理化学中的应用，尤其是光谱分析和分子模拟领域，起着至关重要的作用。
三角函数作为数学工具，可以帮助科学家分析和解释光谱数据，推断物质的性质和结构；在分子模拟中，三角函数用于描述原子之间的相互作用和运动规律，帮助研究者模拟和研究分子系统的结构和行为。
光谱法结合分子模拟表征脱氧土大黄苷与血清白蛋白的分子作用机制
光谱法结合分子模拟表征脱氧土大黄苷与血清白蛋白的分子作用机制目的：研究中药活性成分脱氧土大黄苷（desoxyrhaponticin，DES）与人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）的分子作用机制。
方法：模拟生理条件下，计算机模拟技术结合荧光光谱法和紫外光谱研究药物与蛋白质的结合机制。
结果：分子模拟建立DES与HSA的结合模型，表明维持药物与蛋白质的相互作用力主要是疏水作用力，兼有氢键作用。
光谱实验表明DES与HSA的相互作用表现为动态结合过程，结合强度较强，DES与HSA分子的结合距离r值较小，说明发生了能量转移现象。
DES对HSA的结构域微区构象产生影响，使结合位域的疏水性发生改变。
荧光相图技术解析出DES与HSA反应构象型态的变迁为“二态”模型。
HSA与DES互作的热力学参数表明DES与HSA之间是以疏水作用为主的分子间作用。
荧光偏振定量证明了HSA与DES相互作用过程中生成了非共价复合物。
结论：光谱实验与计算机模拟结果一致，可为研究DES与HSA 相互作用本质提供一定参考。
标签：脱氧土大黄苷；人血清白蛋白；光谱实验；分子模拟血清白蛋白具有贮运内源代谢产物和外源药物分子等重要生理功能[1]。
血清白蛋白相对分子质量较小，溶解性较大、稳定性较好、与配体具有较好的亲和性，易于分离、提纯且其三级结构已知，是理想的模型蛋白质分子。
人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）[2]为585个氨基酸残基组成的单肽链蛋白质，其氨基酸全序列含有35个半胱氨酸残基，形成17对二硫键和一个自由的半胱氨酸残基，二硫键中有8对组成交叉二硫键，只有接近N端的是单个二硫键。
HSA 含有18个酪氨酸残基，在214位上含有一个色氨酸残基，N端为天冬氨酸残基，C端为亮氨酸残基。
分析生理条件下药物与HSA的相互作用可以获得药物的药效学信息，深入阐明药物输送机制，也有助于为药物分析提供理论参考，此是具有意义的工作。
光谱分析模拟试题及答案
光谱分析模拟试题及答案一、选择题1. 光谱分析中，下列哪一项不是光谱分析的特点？A. 灵敏度高B. 选择性好C. 操作复杂D. 应用范围广答案：C2. 光谱分析中使用的仪器通常包括哪些部分？A. 光源B. 单色器C. 检测器D. 所有选项答案：D3. 在原子吸收光谱分析中，通常使用的光源是：A. 连续光源B. 空心阴极灯C. 钨灯D. 氘灯答案：B二、填空题4. 光谱分析中，_________是指物质分子或原子吸收特定波长的光，产生能量跃迁的现象。
答案：吸收光谱5. 光谱分析仪器中的_________是用来测量样品对特定波长光的吸收程度的设备。
答案：检测器三、简答题6. 简述光谱分析的基本原理。
答案：光谱分析的基本原理是物质分子或原子在受到特定波长的光照射时，会吸收与其能级差相对应的光能，从而发生能量跃迁。
通过测量这些吸收的光的波长和强度，可以确定物质的成分和浓度。
7. 光谱分析有哪些主要类型？答案：光谱分析的主要类型包括原子吸收光谱分析、原子发射光谱分析、分子吸收光谱分析、分子发射光谱分析等。
四、计算题8. 假设在原子吸收光谱分析中，某元素的浓度与吸光度之间的关系可以用比尔-朗伯定律表示为 A = k * c，其中 A 是吸光度，c 是浓度，k 是比例常数。
如果已知 A1 = 0.5，c1 = 10 ppm，求 A2 和 c2 的值，当 k 保持不变。
答案：首先计算比例常数 k = A1 / c1 = 0.5 / 10 = 0.05。
然后，如果 A2 = 1.0，根据比尔-朗伯定律，c2 = A2 / k = 1.0 / 0.05 =20 ppm。
五、论述题9. 论述光谱分析在环境监测中的应用及其重要性。
答案：光谱分析在环境监测中具有广泛的应用，包括大气污染物的监测、水质分析、土壤成分的测定等。
其重要性体现在能够提供快速、准确、无损的检测方法，有助于及时发现和评估环境污染情况，为环境保护和治理提供科学依据。
基于动力学模拟的光谱分析
基于动力学模拟的光谱分析随着科技的进步，光谱分析在化学、物理、生物等多个领域得到了广泛的应用。
其中，基于动力学模拟的光谱分析方法是一种比较新颖且有潜力的研究手段。
本文将介绍基于动力学模拟的光谱分析方法的基本原理、应用领域以及未来发展方向。
一、基本原理基于动力学模拟的光谱分析方法是一种基于分子动力学模拟的理论方法。
其核心就是通过计算分子的轨迹和能量来模拟分子的光谱响应。
目前，常用的分子动力学模拟方法包括经典分子动力学、量子力学分子动力学和混合量子力学与经典力学的分子动力学等。
基于动力学模拟的光谱分析方法可以在不需要实验数据的情况下，对分子的光谱响应进行计算和预测。
这种方法可以提供高质量的光谱信息，在化学物理、有机物化学、生物化学等多个领域中得到应用。
二、应用领域在化学领域，基于动力学模拟的光谱分析方法可以用于研究分子间相互作用、反应动力学、分子构象等问题。
常见的应用包括红外光谱、紫外光谱、核磁共振光谱等方法。
这些方法都可以通过基于动力学模拟的光谱分析方法进行计算和预测。
在有机物化学领域，基于动力学模拟的光谱分析方法可以用于研究有机分子的电子结构、构象变化、反应机理等问题。
这些问题可以通过紫外光谱、红外光谱、核磁共振光谱等方法进行研究。
在生物化学领域，基于动力学模拟的光谱分析方法可以用于研究生物大分子的结构、构象变化、反应动力学等问题。
这些问题可以通过核磁共振光谱、荧光光谱等方法进行研究。
三、未来发展方向基于动力学模拟的光谱分析方法已经在科学研究中得到了广泛应用，但是仍然存在一些问题需要解决。
其中，最大的问题是计算效率和准确性。
即使在现代计算机速度飞快的情况下，大多数基于动力学模拟的光谱分析方法仍然需要数小时或者数天的时间才能完成计算。
因此，如何提高计算效率是现代科研工作者所关注的重要话题。
此外，还需要针对不同领域的需要，发展更加高效、准确和适用的基于动力学模拟的光谱分析方法。
这需要科研工作者尽可能了解领域问题，才能更好地发掘和利用这种方法的潜力。
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分子光谱模拟
姓名： 学号： 专业：
日期：151207&151214
一.实验内容 1.红外光谱模拟
1.1 用PM3理论方法计算H2O 分子红外光谱
图1-1 GAMESS 程序中PM3方法预测的H2O 分子的红外光谱 用0.974来标定计算的频率，然后做出红外光谱图
得到的振动频率分别为1698 cm-1、3770 cm-1、3880 cm-1
与标准值1594cm-1，3657cm-1，3756cm-1比较三个频率都偏大。
说明半经验方法计算的红外光谱可靠性不高，若采用高水平计算方法，理论计算一实验值会符合很好，但同时会提高对计算机资源的要求。
2.拉曼光谱光谱模拟
2.1用HF/6-31G(d)计算的CH4分子的拉曼谱图
图2-1 HF/6-31G(d)计算的CH4分子的拉曼谱图
3.紫外可见光谱的模拟
3.1计算甲酸分子5个垂直激发的单重态和三重态，2个绝热激发的单重态和三重态，并确定垂直激发和绝热激发波长。
3.1.1 甲酸分子5个单重态垂直激发能(HF/6-31G(d))
①利用GAMESS程序HF/6-31G（d）理论水平优化基态
Total Energy =-118450.0392 Kcal/Mol
②手动修改输入方式，其中NSTATE=5
甲酸分子（HCOOH）分子的5个单重态的垂直激发能
λ=1/△E(cm)=10^7/△E(nm)
经过换算，5个单重态的垂直激发波长分别为179nm、120nm、111nm、109nm、100nm均位于紫外区内。
3.1.2 甲酸分子5个三重态垂直激发能(HF/6-31G(d))
①利用GAMESS程序HF/6-31G（d）理论水平优化基态
Total Energy =-118450.039 Kcal/Mol
②手动修改输入方式，其中NSTATE=5 MULT=3
甲酸分子（HCOOH）分子的5个单重态的垂直激发能
经过换算，5个三重态的垂直激发波长分别为198nm、195nm、122nm、116nm、109nm均位于紫外区内。
HF/6-31G(d)实验下HCOOH分子垂直激发波长表（单位：nm）
3.1.3甲酸分子2个单/三重态绝热激发能(HF/6-31G(d))
从以上垂直激发能，绝热激发能计算可见，垂直激发态中，三重态的波长总体看来大于单重态，因此垂直激发时，单重态的能量要高于三重态的能量，因为单重态中两个单电子的自旋方向相反，而三重态中两个单电子自旋相同。
绝热激发态的波长总体上大于垂直激发的波长，其余规律与垂直激发类似。
两种激发类型共同存在的趋势：激发态的数目越大，波长越小。
4.核磁共振（NMR）谱的模拟
4.1 计算氨基酸分子NH2CH2COOH的C,H的化学位移
①在HF/STO-3G理论水平下计算内标物化学位移
内标物TMS1H的化学位移平均值为：Δδiso=33.4
内标物TMS13C的化学位移平均值为：Δδiso=257.2
②在HF/STO-3G理论水平下计算氨基酸分子的化学位移
13C NMR Spectrum
60
80
90
70
30
40
50
PPM
从输出文件里查找C,H各向同性化学位移
Δδ(C H2)=(31.0318+30.3724)/2-33.4= -2.6979
Δδ(N H2)=( 32.3901+32.2223)/2-33.4= -1.0938
Δδ(O H)= 27.7476-33.4= -5.6524
Δδ(C H2)= 200.3483-257.2= -56.8517
Δδ(C=O)= 100.9609-257.2= -156.2391
二、实验心得与体会
本章实验主要应用Chem3D软件模拟分子光谱。
分子光谱是化学研究的重要组成内容之一，各种光谱技术已经成了表征化合物结构的必要手段。
主要要求我们掌握各种常见光谱图的量子化学计算方法、分析光谱的技巧以及了解理论光谱图的价值和意义。
实验内容主要分为以下几个方面：（1）红外光谱（2）拉曼光谱（3）紫外可见光谱（4）核磁共振（NMR）谱
红外光谱是分子振动的反映振动频率对应于红外光谱中的一个谱峰，振子强度相应于光谱峰的高度。
而谱峰宽度由于热效应等引起的展宽，与分子本身的振动性质关系不大。
在计算红外光谱时，要遵循以下几个基本原则：①必须采用优化的分子结构（Minimize Energy）；②结构优化和频率计算必须采用同一理论水平；③理论计算的频率为谐振动频率，一般偏高；
④理论计算的振子强度与实验峰高不具有可比性。
⑤Chem3D没有考虑非谐性效应，要采用“标定因子”对计算值进行校正，不同的理论水平对应不同的校正因子。
因为Chem3D的一个缺陷，使得拉曼光谱的模拟必须进行一些手动设置。
优化分子时要保留Hessian矩阵，并在电脑中找到这个文件，在predict IR/Raman中赋值后才可以模拟。
拉曼光谱与红外光谱类似，都是分子振动频率的表示，区别只是各自的活性不同，红外光谱反映了分子振动的偶极大小，而拉曼光谱活性反映的是分子振动所引起的偶极变化率。
紫外可见光谱是分子中电子（一般是价层电子）被激发到高激发态时，在不同电子能级之间跃迁所形成的吸收或荧光光谱。
基态有广义和狭义之分，广义的基态指的是未发生跃迁的状态，狭义的基态有可能指的是激发态中能量最低的状态。
激发方式有单激发，双激发，三激发等等。
影响激发态数目的因素包括：①原有电子数目②空轨道数目③激发方式。
若要限制激发态的数目可以从以下几个方面入手：①激发方式：CIS/CISD/CISDSDTQ等等。
②电子数目：可以限制只允许较高能量轨道的电子被激发，称为“被冻结近似”。
③分子轨道数目：限制空轨道的范围，即限制“全活性空间”。
激发价层电子时，存在两种不同的激发状态：垂直激发和绝热激发。
垂直激发的激发过程很快，以至于分子来不及改变构型，原子核保留基态构型，因此要用compute property。
而绝热激发过程慢，所以要用minimize energy。
垂直激发可以同时做多个，而绝热激发只能按部就班一个一个做。
核磁共振（NMR）谱是描述分子对外加磁场的相应性质，可以用来分析分子内各原子的环境。
Chem3D的GAMESS计算程序提供了计算绝对化学位移的方法，但无法计算实验上可观测的
峰强度，因为强度与外加磁场大小有关。
另外必须计算内标物的化学位移来进行校正。