中科院化學(xué)所成功研制高分辨寬帶和頻振動(dòng)光譜儀

    高分辨寬帶和頻振動(dòng)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，中科院化學(xué)所分子反應動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)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分辨(<1cm-1)的界面和頻振動(dòng)光譜系統。

　　本儀器最終測試指標達到或優(yōu)于最初的設計參數。其飛秒紅外脈沖的半高寬大于250波數，可一次性覆蓋400波數以上的紅外區間，光譜分辨率達到0.4個(gè)波數，優(yōu)于國際上已報道的同類(lèi)型設備參數，比傳統飛秒寬帶和頻光譜10-20波數的光譜分辨率有極大的提高。本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(dòng)光譜、分子取向結構和動(dòng)力學(xué)。

　　鞘脂類(lèi)分子是細胞質(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(dòng)光譜研究了氣/液界面Ca2+對鞘磷脂(egg sphingomyelin, ESM)單分子膜的結構和取向的影響，提出了Ca2+與ESM相互作用的分子機理(圖1)，為深入理解神經(jīng)細胞信號傳導的分子機理及生物體內電解質(zhì)對神經(jīng)傳導影響的機制提供了實(shí)驗依據。本工作是世界上首次用高分辨寬帶和頻振動(dòng)光譜研究磷脂體系，展示了該技術(shù)研究復雜體系的能力。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。