纖維素及磺酸類有機(jī)物的太赫茲光譜研究.pdf

1、太赫茲光譜包含著豐富的物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，在材料鑒別、定量分析以及分子構(gòu)象動(dòng)力學(xué)等諸多基礎(chǔ)與應(yīng)用研究領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。與無機(jī)材料相比，有機(jī)物在太赫茲波段的研究更為活躍。有機(jī)物的集體振動(dòng)模式處于太赫茲波段，且種類繁多、易于設(shè)計(jì)成高效的太赫茲發(fā)射源和敏感的探測(cè)材料。然而，有機(jī)物的太赫茲振動(dòng)模式尤為復(fù)雜，難于進(jìn)行深入的分析和理解。這不僅不利于太赫茲光譜技術(shù)在表征和分析有機(jī)材料方面的應(yīng)用，而且嚴(yán)重阻礙了探索性能優(yōu)異的太赫茲新材料的步伐。為此，本文結(jié)

2、合太赫茲光譜儀和基于密度泛函理論（DFT）的光譜計(jì)算，研究了纖維素及其同素異形體、氫鍵分子晶體?；撬嵋约坝袡C(jī)磺酸鹽 DAST的太赫茲光譜及其響應(yīng)原理，探究了固態(tài)DFT在準(zhǔn)確預(yù)測(cè)部分結(jié)晶聚合物和氫鍵分子晶體太赫茲光譜的計(jì)算方法。本論文的主要成果包括：
　?。?）采用低溫溶解法制備了再生纖維素薄膜，對(duì)其物理形貌、結(jié)晶類型和化學(xué)成分進(jìn)行了表征。首次指認(rèn)并歸屬了再生纖維素（纖維素II）在0.1?21 THz波段的太赫茲指紋譜峰，提出一種利

3、用太赫茲光譜來有效鑒別纖維素 Iβ和纖維素 II同素異晶體的新方法。指出再生纖維素的低頻吸收峰源于其有序結(jié)晶部分的分子振動(dòng)，據(jù)此提出一種適用于部分結(jié)晶聚合物光譜計(jì)算建模的簡(jiǎn)化處理方法。
　?。?）以相對(duì)簡(jiǎn)單的氫鍵分子晶體牛磺酸為研究對(duì)象，指出固定晶格法和色散校正完全弛豫法在處理分子間相互作用方面的不同是導(dǎo)致兩種方法預(yù)測(cè)的太赫茲光譜間差異的主要原因，揭示了色散校正在模擬氫鍵分子系統(tǒng)太赫茲光譜中的重要作用。首次指認(rèn)并歸屬了固態(tài)?；撬嵩?/p>

4、3?12 THz波段的太赫茲特征峰，還研究了?；撬崽掌澒庾V的溫度動(dòng)力學(xué)特性，據(jù)此提出一種新型的三振子耦合模型合理地解釋了實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的太赫茲特征峰隨溫度升高的反常藍(lán)移現(xiàn)象。
　?。?）采用逐步提高收斂精度的分步優(yōu)化法，獲得與實(shí)驗(yàn)一致的DAST基態(tài)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步的模式分析提供了支持。首次對(duì) DAST太赫茲低頻振動(dòng)模式進(jìn)行分析。結(jié)果表明1.12 THz處的振動(dòng)是陰陽離子的光學(xué)聲子模式，1.46 THz和1.54 THz兩處的振動(dòng)主要