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基于振动光谱的化学成像技术及其在药物分析中的应用

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药物分析杂志 2023年第10期43卷 1653-1663页

作者：张娜徐昕怡王思寰曹玲王玉谢治平濮玉梅胡恩萍沈婧福州华为医药技术开发有限公司福州350100 国家药典委员会北京100061 中国医药工业研究总院上海201203 江苏省食品药品监督检验研究院南京210019 堀场(中国)贸易有限公司北京分公司北京100080 堀场(中国)贸易有限公司上海200335

基于振动光谱的化学成像技术是化学鉴别的有用工具,通过获取空间定位光谱转换成图像,使得化合物分布可视化。化学成像技术在药物研发、生产和质量控制方面均有极大的应用潜力,活性药物和辅料成分的分布不仅反映了药品在生产过程中的行为... 详细信息

基于振动光谱的化学成像技术是化学鉴别的有用工具,通过获取空间定位光谱转换成图像,使得化合物分布可视化。化学成像技术在药物研发、生产和质量控制方面均有极大的应用潜力,活性药物和辅料成分的分布不仅反映了药品在生产过程中的行为,而且决定了其质量属性,如成分均匀性,粒度大小,溶出特性和产品的稳定性等。本文介绍了化学成像基本概念和成像模式,并总结了化学成像技术在药物分析中的应用实例。

关键词：振动光谱化学成像药物分析成分分布晶型鉴别粒度分析均匀性

甲醛和过氧化氢分子振动光谱的路径积分刘维尔动力学模拟

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Chinese Journal of Chemical Physics 2020年第5期33卷 613-622,I0079页

作者：张志军陈子飞刘剑北京大学化学与分子工程学院北京分子科学国家研究中心北京100871

本文采用路径积分刘维尔动力学计算偶极矩时间导数的关联函数来得到红外光谱,通过与真实振动频率相比,发现路径积分刘维尔动力学可以比较忠实地描述振动动力学过程中的核量子效应,能够准确刻画系统温度变化和同位素取代效应引起的振动... 详细信息

本文采用路径积分刘维尔动力学计算偶极矩时间导数的关联函数来得到红外光谱,通过与真实振动频率相比,发现路径积分刘维尔动力学可以比较忠实地描述振动动力学过程中的核量子效应,能够准确刻画系统温度变化和同位素取代效应引起的振动光谱变化.

关键词：量子关联函数路径积分刘维尔动力学振动光谱

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HCP分子势能面和振动光谱研究

四川大学学报（自然科学版） 2023年第4期60卷 112-119页

作者：张佳美徐建刚张云光张思雨郭甜陈艳南西安邮电大学理学院西安710000

本文基于Molpro2019程序包,采用单双激发耦合簇方法(CCSD)结合基组cc-pVQZ构建HCP分子的一维势能曲线和二维势能曲面,发现HCP分子面内、面外弯曲振动模式之间的简并现象以及H-C拉伸振动模式对分子势能的重要影响.本文以势能面为基础,首... 详细信息

本文基于Molpro2019程序包,采用单双激发耦合簇方法(CCSD)结合基组cc-pVQZ构建HCP分子的一维势能曲线和二维势能曲面,发现HCP分子面内、面外弯曲振动模式之间的简并现象以及H-C拉伸振动模式对分子势能的重要影响.本文以势能面为基础,首次采用振动多组态自洽场方法(VMCSCF)和振动多参考组态相互作用方法(VMRCI)计算HCP分子的基频、倍频、组合频以及振动能量,频率计算值与实验值吻合较好.拟合绘制出分子的红外和拉曼振动光谱,发现振动模式间的费米共振现象.本文为含磷星际分子的实验和理论研究提供了参考.

关键词： HCP分子势能面振动多参考组态相互作用方法振动频率振动光谱

外电场作用下离子液体振动光谱变化的分子动力学模拟研究

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物理化学学报 2021年第10期37卷 46-56页

作者：陈文琼关永吉张姣裴俊捷张晓萍邓友全兰州大学信息科学与工程学院光电子与电磁信息研究所兰州730000 中国科学院兰州化学物理研究所绿色化学与催化中心兰州730000

振动光谱学是研究液体分子微观结构的强有力工具,利用振动光谱学探究外界条件作用下液体结构性质的变化是可行的。本文利用分子动力学模拟方法研究了从0到10 V·nm^(−1)变化的外加电场对1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体的振动光谱... 详细信息

振动光谱学是研究液体分子微观结构的强有力工具,利用振动光谱学探究外界条件作用下液体结构性质的变化是可行的。本文利用分子动力学模拟方法研究了从0到10 V·nm^(−1)变化的外加电场对1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体的振动光谱的影响,并且详细分析了位于50,183,3196,3396 cm^(−1)的振动峰的强度及位置随外加电场变化而变化的内在原因。随着外加电场从0增大到10 V·nm^(−1),由于模拟体系中平均每对阴阳离子的总偶极矩增大(从4.34到5.46 Debye)和阳离子的取向更加一致,使得位于50、183 cm^(−1)的振动峰的强度相应地逐渐增强。位于3196 cm^(−1)的振动峰的强度明显减弱,因为外加电场的作用使甲基和乙基侧链上碳原子周围的氢原子不断增多,从而使烷基链上碳氢键的伸缩振动受限。外加电场作用下分子间+C―H···F−氢键的减少使位于3396 cm^(−1)的振动峰的强度逐渐减弱。而位于50和3396 cm^(−1)的振动峰的红移现象分别归因于每对离子平均相互作用能的减小(从−378.7到−298.0 kJ·mol^(−1))和有利于氢键结合的弛豫效应。

关键词：外加电场振动光谱离子液体分子动力学模拟

红外扫描和频振动光谱系统的激光线宽与光谱分辨率

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Chinese Journal of Chemical Physics 2016年第2期29卷 171-178,I0001页

作者：魏锋夏文秀胡中进李雯慧张纪英郑万泉江汉大学交叉学科研究院光电化学材料与器件教育部重点实验室武汉430056 江汉大学生命科学学院武汉430056 巴黎第十一大学分子科学研究所巴黎91405

本文报道了一个简化的利用可见光和红外光带宽来计算和频光谱分辨率的公式．公式显示和频振动光谱的Voigt线宽可以通过振动模式的均匀线宽（洛伦兹线宽）、非均匀线宽（高斯线宽）、红外光与可见光的高斯线宽计算获得．利用本实验室新... 详细信息

本文报道了一个简化的利用可见光和红外光带宽来计算和频光谱分辨率的公式．公式显示和频振动光谱的Voigt线宽可以通过振动模式的均匀线宽（洛伦兹线宽）、非均匀线宽（高斯线宽）、红外光与可见光的高斯线宽计算获得．利用本实验室新搭建的频率分辨及偏振分辨的皮秒和频光谱系统验证了该公式的准确性．实验结果显示，本激光系统获取的红外光的高斯线宽为1．5cm-1．本激光系统的光谱分辨率约为4．6cm-1，结果与胆固醇单层膜光谱获取的光谱分辨率（f3．5—5cm-1）基本一致．

关键词：带宽计算和频振动光谱光谱分辨率

2-巯基-5-硝基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

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光谱学与光谱分析 2019年第10期39卷 3047-3050页

作者：陈玉锋邵长斌左明辉庄志萍赵冰牡丹江师范学院化学化工学院黑龙江牡丹江157012 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室吉林长春130012

选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-31++g(d,p)(C,H,N,S)水平下,优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。通过频率计算,获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(M... 详细信息

选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-31++g(d,p)(C,H,N,S)水平下,优化了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子是一个近平面结构。通过频率计算,获得了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,200~800cm^-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,有一定程度的蓝移,800~1800cm^-1波数段实验获得的拉曼谱带波数和理论计算波数相比,发生了一定的红移。对实验和理论计算光谱主要振动峰进行线性回归拟合,相关系数r=0.998,标准偏差14.98。实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的。结合VEDA4软件对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析并讨论了2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)前线轨道及HOMO,LUMO轨道的组成,HOMO和LUMO轨道能级差为3.31eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势。HOMO轨道中S原子的贡献是52.53%,LUMO轨道中硝基N和O原子的贡献分别为23.03%,19.97%和19.36%。采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory,TDDFT)对2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)的激发态进行了计算分析,计算结果表明甲醇溶剂中2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子(MNBMZ)理论计算的吸收波长为213,281和437nm;实验获得的吸收波长223,272和353nm。对研究2-巯基-5-硝基苯并咪唑分子的性质,提供了理论基础。

关键词：密度泛函理论振动光谱 2-巯基-5-硝基苯并咪唑激发态

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HS和HS的振动光谱和电子能谱计算

原子与分子物理学报 2023年 33-40页

作者：郭甜徐建刚张佳美张思雨陈艳南张云光西安邮电大学理学院

本文基于MOLPRO软件包使用从头算方法计算了星际分子H2S及其阳离子H2S+的势能面及光电子能谱.首先,在(U)CCSD/cc-pVQZ理论水平下获取了H2S沿法线坐标展开的势能面,势能面直观描述了不同振动模式耦合对分子能量变化的影响,S-H键的非对称... 详细信息

本文基于MOLPRO软件包使用从头算方法计算了星际分子H2S及其阳离子H2S+的势能面及光电子能谱.首先,在(U)CCSD/cc-pVQZ理论水平下获取了H2S沿法线坐标展开的势能面,势能面直观描述了不同振动模式耦合对分子能量变化的影响,S-H键的非对称伸缩振动和面内弯曲振动共同作用使得系统势能变化范围明显变大.振动多组态相互作用方法被用来计算非谐振动频率和振动光谱,计算结果显示,倍频和组合频之间出现了强烈的费米共振,使得相应波段处的红外强度显著增强.最后,使用拉曼波函数和收缩不变Krylov子空间方法首次计算了H2SΧ1A1→H2S+X2B1的光电子能谱.此项研究有助于进一步理解星际分子的内部结构,并为实验研究及星际观测提供参考.

关键词：势能面 VMRCI 振动光谱光电子能谱

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人工智能技术的振动光谱成分分析

激光杂志 2022年第2期43卷 158-162页

作者：顾梦霞姜向宏李群湖北工业大学工程技术学院武汉430068

由于振动光谱中不同物质的吸收峰存在重叠、交错等现象,导致分析物体成分占比结果不够精准,为此,提出人工智能技术的振动光谱成分分析方法。采用基于遗传算法的振动光谱谱区选择算法,划分整个谱区为相应数量的子区间,选择最佳子区间作... 详细信息

由于振动光谱中不同物质的吸收峰存在重叠、交错等现象,导致分析物体成分占比结果不够精准,为此,提出人工智能技术的振动光谱成分分析方法。采用基于遗传算法的振动光谱谱区选择算法,划分整个谱区为相应数量的子区间,选择最佳子区间作为光谱谱区;确定光谱区中的吸收峰的峰高和最邻近吸收峰的距离,构建超定方程组,并采用模拟退火算法对其求解,反复迭代处理后,获取到最优解,完成目标物体振动光谱成分分析。测试结果表明:该方法种群规模为110、变异概率和交叉概率取值分别为0.75和0.65时可保证最佳分析结果,能够准确分析出物体成分,且分析的结果与实际结果误差较小,正确识别率与平均正确拒识率均在99%以上。

关键词：人工智能技术振动光谱成分分析光谱谱区遗传算法模拟退火算法

2-巯基-5-甲基苯并咪唑振动光谱的密度泛函理论研究

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原子与分子物理学报 2022年第1期39卷 38-42页

作者：陈玉锋关皓月姜力汪洋邵长斌牡丹江师范学院化学化工学院牡丹江157012

本文选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-311++G(d,p)水平下,优化了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-甲苯并咪唑分子是一个近平面结构.通过频率计算,获得了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的... 详细信息

本文选用密度泛函理论中的B3LYP杂化泛函,在B3LYP/6-311++G(d,p)水平下,优化了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的结构,优化结果表明,2-巯基-5-甲苯并咪唑分子是一个近平面结构.通过频率计算,获得了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的拉曼光谱,并和实验获得的拉曼光谱图进行了对比,实验和理论计算获得的拉曼光谱图基本上是一致的,表明本文选取的DFT理论计算方法是可靠的.结合VEDA4软件对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的拉曼谱带简正振动模式进行了指认.此外,分析并讨论了2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)前线轨道,HOMO和LUMO轨道能级差为4.51 eV,电子有从HOMO跃迁到LUMO的趋势.采用含时密度泛函理论(time dependent density functional theory,TDDFT)对2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)的激发态进行了计算分析,计算结果表明乙醇溶剂中2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子(MMBI)理论计算的吸收波长为226 nm,288 nm.对研究2-巯基-5-甲基苯并咪唑分子的性质,提供了理论基础.

关键词：密度泛函理论振动光谱 2-巯基-5-甲基苯并咪唑,激发态