中科院化學(xué)所國家重點實驗室成功研制新型光譜儀

    最近，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點實驗室在國家自然科學(xué)基金委重大儀器研制項目的支持下，成功研制了具有亞波數(shù)分辨(<1cm-1)的界面和頻振動光譜系統(tǒng)。
  高分辨和頻光譜實物圖
  高分辨寬帶和頻振動光譜(high-resolution broadband sum frequency generation vibrational spectroscopy, HR-BB-SFG-VS)是研究界面分子間相互作用的前沿光譜技術(shù)。最近，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點實驗室在國家自然科學(xué)基金委重大儀器研制項目的支持下，成功研制了具有亞波數(shù)分辨(<1cm-1)的界面和頻振動光譜系統(tǒng)。
   該儀器最終測試指標(biāo)達到或優(yōu)于最初的設(shè)計參數(shù)。其飛秒紅外脈沖的半高寬大于250波數(shù)，可一次性覆蓋400波數(shù)以上的紅外區(qū)間，光譜分辨率達到0.4個波數(shù)，優(yōu)于國際上已報道的同類型設(shè)備參數(shù)，比傳統(tǒng)飛秒寬帶和頻光譜10-20波數(shù)的光譜分辨率有極大的提高。該儀器可用于測量氣液界面、氣固界面、超分子手性界面、生物膜界面的分子振動光譜、分子取向結(jié)構(gòu)和動力學(xué)。
   鞘脂類分子是細(xì)胞質(zhì)膜的重要組成部分。Ca2+與鞘磷脂的相互作用一直是生命科學(xué)中備受關(guān)注的研究課題。研究人員使用研制成功的高分辨寬帶和頻振動光譜研究了氣/液界面Ca2+對鞘磷脂(egg sphingomyelin, ESM)單分子膜的結(jié)構(gòu)和取向的影響，提出了Ca2+與ESM相互作用的分子機理(如圖)，為深入理解神經(jīng)細(xì)胞信號傳導(dǎo)的分子機理及生物體內(nèi)電解質(zhì)對神經(jīng)傳導(dǎo)影響的機制提供了實驗依據(jù)。該工作是世界上首次用高分辨寬帶和頻振動光譜研究磷脂體系，展示了該技術(shù)研究復(fù)雜體系的能力。相關(guān)研究成果近期發(fā)表在Biophysical Journal, Volume 112, Issue 10,2017, p2173–2183上，被編輯推薦為Featured Article。
  編輯點評
  中科院化學(xué)所多年來在我國光譜技術(shù)領(lǐng)域成果斐然，如今更是在高分辨寬帶和頻振動光譜研究上取得了突破性進展，成功研制出高分辨寬帶和頻振動光譜儀，將成為我國科學(xué)界光譜儀器研發(fā)史上的又一個里程碑，也將為我國光譜技術(shù)研究提供幫助。