荧光化学传感器传感机理的理论研究

发布时间：2023-03-22 19:52

　　作为一类重要的生物活性物质,活性硫在参与细胞内的信号转导、调节细胞内的氧化还原平衡方面发挥了重要作用。活性硫的浓度水平与很多疾病有着千丝万缕的联系,了解它们的产生、分布以及参与的生理过程,具有非常重要的生物医学价值。为了实现对活性硫的定性和定量检测,人们发展了荧光生物成像技术。利用荧光化学传感器操作简便、响应快速、选择性好、灵敏度高等优势,可以实现对活性硫的实时原位检测。到目前为止,大量的研究工作都集中在实验上设计合成新的荧光化学传感器,而传感机理大部分是基于经验或者通过实验方法推测出来的,其中有很多是错误的,这很容易误导设计开发新的性能优异的荧光化学传感器。因此,深入研究真正的传感机理势在必行,这不仅有助于阐明已有的荧光化学传感器的传感机理,更可以为新的荧光化学传感器的设计合成提供指导与依据。作为对传统实验技术的重要补充,量子化学计算可以深入探究荧光化学传感器的相关光物理过程,并提供详细的传感机理。在本论文中,利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)相结合的方法,我们研究了一系列检测活性硫的荧光化学传感器的激发态过程,揭示了它们的传感机理。主要包括以下三部分研究工...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 荧光化学传感器(Fluorescent Chemosensor)简介
    1.2 电子激发态跃迁过程
        1.2.1 激发和失活过程
        1.2.2 Franck-Condon原理
        1.2.3 辐射跃迁
        1.2.4 无辐射跃迁
    1.3 荧光化学传感器的响应机理
        1.3.1 光致电子转移(Photoinduced Electron Transfer,PET)
        1.3.2 分子内电荷转移(Intramolecular Charge Transfer,ICT)
        1.3.3 激发态质子转移(Excited-State Proton Tranfer,ESPT)
        1.3.4 荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET)
        1.3.5 激基缔合物(Excimer)
        1.3.6 聚集诱导发光(Aggregation-Induced Emission,AIE)
    1.4 识别活性硫(Reactive Sulfur Species,RSS)的荧光化学传感器
        1.4.1 检测硫烷硫的荧光化学传感器
        1.4.2 检测苯硫酚的荧光化学传感器
    1.5 本文研究内容及意义
第2章 理论基础和计算方法
    2.1 量子力学概要
        2.1.1 Born-Openheimer近似
        2.1.2 单电子近似
        2.1.3 Hartree-Fock近似
    2.2 密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
        2.2.4 交换相关泛函
    2.3 含时密度泛函理论(Time-Dependent Density Functional Theory,TD-DFT)
第3章 对超氧和多硫化氢双重响应的荧光化学传感器的传感机理:光致电子转移
    3.1 引言
    3.2 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 吸收性质分析
        3.3.2 发射性质分析
        3.3.3 分子轨道组成
        3.3.4 电子密度差分图
    3.4 小结
第4章 多硫化半胱氨酸荧光化学传感器的传感机理:分子内电荷转移
    4.1 引言
    4.2 计算方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 几何构型优化
        4.3.2 吸收性质分析
        4.3.3 分子轨道组成和指数
        4.3.4 发射性质和传感机理
    4.4 小结
第5章 苯硫酚荧光化学传感器的传感机理:并非源自激发态分子内质子转移
    5.1 引言
    5.2 计算方法
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 构型优化
        5.3.2 势能曲线
        5.3.3 电子光谱
        5.3.4 前线分子轨道和传感机理
    5.4 小结
结论与展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢



本文编号：3767482