摘要
太赫兹(THz)波的频率位于0.1-10THz(1THz=1012Hz)，对应波长为30μm-3mm.绝大多数分子的转动频率、生物大分子的谐振频率、大分子活性官能团的振动模式在THz波段内均能显示出来，表现出独特的吸收特征，对振动模式分析，能够更全面了解生物特性.本工作利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对七种非极性氨基酸和四种肠胃类药品的THz波谱进行测量.氨基酸测量中，需在实验结果中去除因分子尺寸与实验波长接近导致的散射效应，并结合理论模拟指认实测峰位的振动模式.肠胃类药品测量后与其失效药品的THz吸收谱进行对比分析. 主要结果如下： 1.对七种氨基酸位于0.2-2.6THz波段进行了指纹谱测量，并与其他研究小组的测量结果对比，发现散射效应对指纹谱产生的影响不可忽略，原因为THz-TDS测得的吸收谱实际上包含物质本身对太赫兹波的吸收和由于散射而造成的光强的损失，表现为吸收峰高和峰形的变化，需在数据中去除. 2.通过模拟计算氨基酸分子的振动谱，发现构型和方法的选择对结果影响较大.单分子构型只能获得分子内振动谱，导致吸收峰位缺失；不同方法对分子相互作用的描述和经验参数引用的不同，使得计算同一振动模式得到的峰位有差别；分子间相互作用较强的结构，实测结果峰位的振动模式并非全部为分子内振动，需要多种方法的构型模拟才能正确匹配振动模式；晶胞构型的计算结果包含了分子间相互作用，与实测峰位匹配更好，但泛函并非具有普适性，需要注意泛函的选取，即对分子相互作用的描述.计算模拟结果可辅助甄别实测中由噪声引起的峰位. 3.分子间相互作用除静电势外还存在范德华势.甘氨酸不含分子间氢键，且范德华势作用较小，因此单分子构型和晶胞构型计算的振动模式一致；随着两种势能的作用增大，不同构型的计算结果差异也变大. 4.测量四种肠胃类药品的THz谱，发现四种药品虽然含有相同辅料仍然可由THz波谱准确鉴定；需要说明的是所测THz谱波尚不能进行药品成份鉴别和药效归类.与未失效药品相比，失效药品由于温度和湿度等原因导致分子结构发生一定变化，其光谱表现为吸收峰位的移动、新增和消失等.
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