二维相关红外光谱
二维红外光谱
二维红外光谱二维红外光谱技术是一种非破坏性分析技术，可以用来识别和定量分析各种物质的化学成分。
它是一种原位或近红外光谱分析技术，在短的时间内可以获得精确的二维红外光谱数据。
这种技术对于各种化学分析及其他工业应用都有重要的意义。
二维红外光谱分析是一种非破坏性分析技术，可以用来识别和分析各种物质的化学成分。
它使用红外光谱仪来分析物质的组成，可以快速有效地获取准确的结果。
整个分析过程中，红外光谱仪通过检测样品中不同波长的光谱，获得相应的结果。
通过二维红外光谱，可以准确获得样品的物理结构以及它的化学性质。
二维红外光谱的优点很多，它是一种非破坏性分析技术，不会破坏原始样品，这种技术的精确度很高，可以检测出分子的构型信息以及判断物质的固液态和各种复合物的组成。
同时，由于技术的自动化操作，可以节省大量时间，它可以在短时间内实现高效率的分析。
此外，二维红外光谱可以用于化学分析，细胞分析，蛋白质分析，及各种材料分析，比如汽油，润滑油，燃料油等有机物分析等。
同时，也可以用来检测食品中的元素组成，比如糖，蛋白质，脂肪，矿物质等。
它还可以用于环境污染的检测，比如检测空气中的有毒气体成分，以及土壤中的重金属等有毒物质。
二维红外光谱是一种重要的分析技术，它可以应用在许多不同的领域，具有广泛的应用前景。
如今，它已经在工业，医学，农业等各个领域发挥着重要的作用，可以快速，准确，安全地分析物质的组成结构以及它的性质特征。
随着红外技术的不断发展，未来二维红外光谱肯定会发挥更大的作用，以适应日渐增长的工业和应用需求。
总而言之，二维红外光谱技术作为一种重要的分析技术，一直以来在各种应用领域都发挥着重要作用。
它具有强大的分析能力，可以快速，准确，安全地检测样品的组成物质和它们的性质。
也许未来在更多的领域，二维红外光谱将会发挥更大的作用，为解决更多的工程应用问题作出贡献。
二维相关红外光谱及其应用解读
二维相关红外光谱及其应用1 引言二维相关光谱是一种实验设计与数据处理相结合的分析技术。
对于每一种样品体系，需要根据研究目的，设计合适的实验方案，通过对样品施加特定的微扰(包括机械拉伸力、温度、压力、浓度、磁场、光照等)，诱导光谱信号产生动态变化，对一系列的动态谱图进行相关分析计算，便得到二维相关谱图(图1)。
二维相关谱图反映的是样本中各种组成成份或者微观结构单元相应于外界微扰的变化情况，以及这些变化之间相互的联系。
目前应用最广泛的是以温度为变量的二维相关红外光谱技术。
2 二维相关光谱的特性二维相关光谱可用三维立体图或二维等高线图进行可视化显示，便于直观地对二维信息进行解析。
在二维相关光谱的等高线图中，z坐标轴值用x-y平面中的等高线表示。
同步相关光谱代表两个动态红外信号之间的协同程度，它是关于主对角线对称的。
相关峰在对角线和非对角线区域均会出现。
在对角线上有一组峰，它是动态红外信号自身相关而得到的，所以称为自动峰。
自动峰总是正峰，它的强度代表外扰引起的变化程度。
强的自动峰对应于动态谱中强度变化较大的区域，而保持不变的区域则显示出非常小或没有自动峰，这与微观环境对官能团运动的影响是密切相关的。
在二维相关图中(见图1)，以圆圈的个数代表Φ(ν1,ν2)的绝对值。
在坐标(A,A)，(B,B)，(C,C)和(D,D)处的自动峰分别具有2，1，4和2个圆圈，表明(C,C)处的自动峰最强，而(B,B)处的自动峰最弱。
二维同步相关光谱中位于主对角线以外的峰叫做交叉峰，它显示扰动发生过程中ν1和ν2处的强度变化的相关变化。
为了便于观察自动峰和交叉峰的强度的相关变化，可以构造一个相关正方形，把对角线上的自动峰和两侧的交叉峰连贯起来。
所以A和C，B和D是同步相关的(图1a)。
交叉峰的符号既可为正也可为负。
如果发生在ν1和ν2处的强度变化是同一方向的，那么Φ(ν1,ν2)为正；反之，如果发生在ν1和ν2处的强度变化是沿着相反方向的，那么Φ(ν1,ν2)为负。
二维相关近红外光谱及其应用
·综述与专论 ·
2007 年第 31 卷 第 7 期 第 304 页
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由于吸收信息的分布范围广谱峰宽同一近红外谱区常有不同分子多种基团的谱峰重叠在一起严重的谱峰重叠是近红外光谱分析不同于常规分析的一个难点二维相关近红外光谱指对体系在受扰动过程中的近红外光谱进行相关性分析得到光谱的二维尺度信息包括同步和异步相关光谱析体系施加一个外部微扰则体系会产生一系列动态变化运用相关分析对该过程中的近红外谱图进行处理得到的二维相关近红外谱图可以提高重叠的近红外信号的分辨能力观察到在一维近红外光谱中无法观察到的信息
异步相关光谱是某一光谱和另一光谱经 Hilbert 变换信号相关性分析的结果 ,因此异步相关光谱关 于对角线反对称 ,没有自相关峰 。它代表了两个不 同波数处测得的吸收强度变化次序或变化的不同步 特征 ,仅当光谱强度变化信号的傅里叶频率成分不 同位相时才会出现 ,这一特点在区分不同光谱来源 或不同组分形成的重叠峰时特别有效 。
二维相关光谱的概念很早就在核磁共振分析领 域提出 。二维核磁谱是用多脉冲激发核自旋 ,采集 时间域上原子核自旋弛豫过程中的衰减信号 ,经过 傅里叶变换而获得 。但是 ,该分析方法直到近十几 年才被应用到分子振动光谱中 ,其原因在于光谱采 集时间尺度上存在极大差异 。因为分子振动的弛豫 时间比核自旋的弛豫时间要小若干个数量级 ,通常 的光谱仪根本无法在这么短的时间内激发分子振动 并采集它在弛豫过程中的信号 ,所以分子振动光谱 无法跟核磁共振一样采用多脉冲激发的方式获得二 维相关光谱[1] ,因此二维相关光谱很长时间内未渗
二维红外光谱
二维红外光谱
二维红外光谱（2D IR spectroscopy）是一种用于分析化学体系中分子间相互作用的新型光谱技术。
它为研究特定分子组成的分子组合体（例如蛋白质）提供了全新的思路，能够更快、更准确地显示出蛋白质内部的结构特征和功能信息。
二维红外光谱是一种在光谱分析中应用非常广泛的技术，可以用来对大分子的结构进行精确分析。
它通过测量分子频率和强度之间的关系，来揭示大分子结构的信息，从而帮助科学家们更好地理解大分子的内部结构。
二维红外光谱所涉及到的原理主要是红外振动，它是由分子中的键和受力点的振动所引起的。
当分子被一个外部的电磁场所作用时，它将会产生一种称为“红外振动”的效应，即分子中的原子根据电磁场的作用，在各自的方向上产生振动。
该振动有一个固定的频率，而这个频率是由分子结构所决定的，因此，通过测量红外振动的频率，就可以获得分子结构的信息。
二维红外光谱也可以称为“时域分辨红外光谱”，它可以用来实现对大分子结构的连续测量，其基本原理是：利用一个相关的激光场，在两个不同的时间点上测量红外振动的强度，从而实现对大分子的连续测量。
二维红外光谱的应用非常广泛，它可以用来研究大分子的结构特征，以及分子之间的相互作用，还可以用来研究蛋白质的结构，从而有助于更好地了解蛋白质内部的结构特征和功能信息。
此外，这种技术还可以用来研究其它大分子的结构，例如核酸分子，以及大分子复合体，这有助于更好地理解这些分子的结构和功能，从而有助于研究许多生物体系。
总之，二维红外光谱是一种研究大分子结构和功能的重要工具，可以用来实现对大分子的精确测量，从而有助于更好地理解蛋白质和其他大分子的结构和功能。
二维傅里叶红外光谱
二维傅里叶红外光谱
二维傅里叶红外光谱是一种非线性光谱技术，它结合了傅里叶变换和红外光谱技术。
在传统的红外光谱技术中，通过扫描一条红外光谱曲线来获取样品的信息。
然而，这种方法只提供了分子中振动模式的简单图像，而不提供关于这些模式如何相互作用的信息。
二维傅里叶红外光谱通过在时间和频率域中收集信息来获得更丰富的信息。
在2D-IR实验中，首先使用一系列光脉冲来激发分子的振动模式，然后测量样品反应的时间和频率响应。
通过对这些响应进行傅里叶变换，可以获得2D-IR光谱图。
2D-IR光谱图通常由两个轴组成，将垂直轴称为“频率1轴”，将水平轴称为“频率2轴”。
亮点表示相应的模式之间存在振动耦合。
二维傅里叶红外光谱是一种非常强大的分子结构表征工具，它提供了比传统红外光谱更详细的信息。
二维相关光谱
基本原理
体系对外扰的反应经常表现为有特征的 光谱变化，称作动态光谱。二维相关光谱就
是考虑由外扰引起的外扰变量t 在Tmin 和 Tmax间变化时光谱强度y (ν, t) 的变化，也就 是动态光谱的变化。外扰变量t可以是时间， 也可以是任意其它合理的物理变量,如温度、 压强、浓度、电压等。光学变量ν可以是任何 合适的光谱量化系数，如拉曼位移、红外 或近红外波数、紫外波长等。
极矩的取向关系不能确定
⑤Ψ(ν1,ν2)=0时，两个受激发偶
极矩的取向同时发生
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二维光谱的优势
①二维光谱因为将光谱信号扩张到第二维上， 因此具有较高的分辨率，可以区分出在一维光 谱上被覆盖的小峰和弱峰；
②通过对同步交叉峰和异步交叉峰的仔细分 析，可以判断出各个基团相对于特定外扰的 一个运动顺序。
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广义二维相关光谱的应用
• 聚合物、蛋白质二级结构 • 液晶类化合物 • 分子动力学 • 药物分子 • 生物分子的光化学研究
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对
判断两吸收峰相关关系的原则：
角 线 反 对
①Φ(ν1,ν2)>0,Ψ(ν1,ν2）>0 对角线左上方(ν1>ν2)，光谱强 度变化ν1先于ν2发生
称
对角线右下方(ν1<ν2) ν1
先于ν2发生
②Φ(ν1,ν2)>0,Ψ(ν1,ν2)<0
与上①相反
③Φ(ν1,ν2)<0时，与① ，②相反
④Φ(ν1,ν2)＝0时，即相应同步 相关强度消失，则两个受激发偶
线
落的总程度
对 称
同步交叉峰位于对角线之外，代
表示不同波数光谱信号的同步变
化，表明基团之间有很强的协同
二维红外相关光谱研究温度对卵转铁蛋白构象的影响
Ｆｉ． ＦＲＥ ｓ ｅ ｔａ ｏ ｏＯ ｖ ｔａ ｓ ｅ ｒｎ （ ）ａ ｄ Ｈｏ ｏ４ ｖ － ｇ１ Ｉ ｐ ｃ ｒ ｆＡｐ － ｏ ｒ ｎ ｆ ｒ ｉ ａ ｎ ｌ－） ｏ Ｒ
ｔａ ｓｅｒｎ （ ）ｒｃ ｒ ｅ ｔｒｏ ｔｍｐ ｒ ｔｒ （ ５ ℃ ） ｒｎ ｆｒｉ ｂ ｅｏ ｄｄ ａ ｏｍ ｅ ｅａ ｕ ｅ２
Ｓ 强； 中等； 弱； 伸缩振动； 弯曲振动 ： ｍ： ｗ： ： ：
（ 旷螺旋上的 Ｓ ｒ２ ） ｅ１２ 之间存在分子 内 ０…Ｈ…（ 氢键 。因此 ， ）
１ ８ ７２
光谱学 与光谱分析
第 ３ ２卷
卵转铁 蛋 白结合 铁后 结合 位点 处的氢键变化 可能是 引起蛋 白 整体构象变化和氢键作用变化的关键点 。 图 ３中无 铁 卵转 铁 蛋 白和 饱 和铁 卵转 铁蛋 白在 １６ ５ ５ ｃ ｍ 处的酰胺 Ｉ带和１５ ５ｃ ４ ｍ 处 的酰胺 Ⅱ带的吸收强度都 随着温度的升高而降低 ， 并且发 生了明显 的峰位移 动 ， 无铁
二维红外相关图谱使 用 ２ －ｏｈ Ｄ Ｐ ｃａ软件进 行相关 处理 得 到 。 中非 阴影 部分 为 正相 关 区域 ，阴影部 分 为 负相 关 区 其
域 。由于同步和异步谱 图中存在对称 和反对 称的关 系，故仅 讨论谱 图左上角 区域 。 二维红外相 关光谱 的读谱规 则 ， 阅 参
文 献 １ ｌ ４ 。 ，
１ 实验部分
１ １ 材 料 与 仪 器 ．
无铁 卵转铁蛋 白（ ｏＯ ｆ根据 文献 ［５ 制备 ，凝胶分 Ａｐ－ Ｔ ） １３ 析软件（ ｌ ｒ ｎ ｌｚｒ分析纯度为 ９ ． ６ 。 Ｇｅ ｐｏａ ａｙｅ） － ５ ５
二维红外相关光谱法研究温度对交联胶原结构的影响
关键 词 交联 胶原 ； 二维红外相关光谱法 ； 构象变化
中 图 分 类 号 ： ４ ． ０６４ １ 文献标识码 ： Ａ Ｄ ：１ ．９ ４ ｉ ｎ １０—５ ３ ２ １ ）６１ ０—７ ＯＩ ０ ３ ６￣．ｓ ．０ ００ ９ （０ ２ ０ —５００ ｓ
ｃ ｍ 。
研 究胶 原结构随温度升高的变化有 十分重要 的现 实意义 。常
用 傅里叶红外光 谱技术 （Ｔｌ 和二维 （ ｏｒｌ ｉ ａ ｓ Ｆ Ｒ） Ｃ ｒｅ ｔ ｎＡｎ ｌ ｉ ａｏ ｙｓ ２ 红外相关分 析方 法（ Ｄ Ｉ 来研 究温 度对蛋 白质 结构 的 Ｄ） ２－ Ｒ）
影 响【。】 ” 。钟朝辉等采用 Ｆ Ｒ研究 温度对鱼鳞 胶原二 级 ＴＩ
胶原溶液冷冻 干燥成海 绵 。取微量 （ １ｍｇ 胶原海 绵与 溴 约 ） 化钾 （ ｉ ０ｍｇ 混合 ， 约 ０ ） 研磨成粉末后进行压片制样 ， 品装 样 入变温 附件 中，温度从 ２ ５～１５℃每间隔 １ ３ ｏ℃采用红外 光 谱仪 （ ｅ ｓｒ ７ 国 Ｂ ｕ ｅ 公 ） Ｔ ｎｏ 德 ２ ｒｋ ｒ 获得 红外光谱 图。扫描 信 号累计 ３ ２次 ，光 谱分 辨 率 ４ｃ ｍ
第３ 卷， ６ ２ 第 期
２０ １２ 年 ６ 月
光
谱
学
与
光
谱
分
析
Ｖ １ ２ Ｎ ． ，ｐ５ ０１０ ｏ ３ ， ｏ６ｐ ｌ０ —５６ ．
Ｊ ｎ ，２ １ ｕｅ ０２
Ｓ ｅｔｏ ｃ ｐ ｎ ｐ ｃｒ ｌＡｎ ｌｓｓ ｐ ｃｒ ｓｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｅｔａ ａｙ ｉ
二 维 红外 相关 光 谱 法研 究温 度对 交联胶 原 结构 的影 响
稳定性差 、降解速率过快和机械强度 低等缺 点ｆ ， 常采用 ４ 通 ］
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二维相关红外光谱
二维相关红外光谱是一种用于分析物质结构的光谱技术。
它结合了红外光谱和二维相关分析的原理，在获得红外光谱数据的同时，利用二维相关分析的方法对数据进行处理，得到具有更高分辨率和更丰富信息的二维相关光谱。
二维相关红外光谱可以提供更详细的分子结构信息，尤其在复杂样品的分析中具有明显的优势。
它能够区分不同官能团的振动吸收峰，并能提供官能团之间的相对位置和相互作用信息。
通过比较二维相关光谱的差异，可以快速鉴别不同样品之间的差异和相似性。
与传统红外光谱相比，二维相关红外光谱在分析上更加精确和可靠，具有更高的分辨率和灵敏度。
它可以用于分析有机化合物、高分子材料、生物分子等各种物质，并广泛应用于化学、生物、医学等领域的研究和应用中。
总之，二维相关红外光谱是一种功能强大的光谱技术，可以提供丰富的分子结构信息，并有助于深入理解物质的性质和相互作用。