I. 溴乙烯高雷德堡能態的雙光子共振游離光譜研究 II. 銀奈米粒子表面電漿增強色氨酸的拉曼散射光譜研究: 振動辨認與結構解析

I.High-lying Rydberg States of Vinyl Bromide Studied by Two-photon Resonant Ionization Spectroscopy II.Raman Scattering of L-tryptophan Enhanced by Surface Plasmon of Silver Nanoparticles: Vibrational Assignment and Structural Determination

莊啟宏(Chi-Hung Chuang)

指導教授 ： 陳逸聰

國立臺灣大學/理學院/化學研究所/碩士(2005年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2005.01090

摘要

本碩士論文內容主要可分為兩個部分，第一部分是以雙光子共振游離光譜(Resonance Enhanced MultiPhoton Ionization, REMPI) 的技術探討溴乙烯 (vinyl bromide) 氣態分子高雷德堡態能階在70000到79500 cm-1之間的分佈與其游離能位置，分析光譜得到有七組雷德堡系列，包括有一組s軌域、三組p軌域、兩組d軌域及一組f軌域，藉由雷德堡公式的逼近可得到一收斂的游離能，79194 ± 17 cm-1 (9.819 ± 0.002 eV)，這七組雷德堡系列均收斂至相同的游離能，也就是溴乙烯陽離子的基態，本實驗所得到溴乙烯分子的游離能與過去文獻所報告的結果相當一致。
論文內容的第二部分分為rhodamine 6G單分子表面增強拉曼光譜、色氨酸的振動辨認與結構解析、色氨酸與牛血清蛋白的作用、原子力顯微鏡與共軛焦顯微鏡整合系統等四個主題。對rhodamine 6G染料分子的實驗，確立了我們儀器架設系統的完整性，從中獲得學習表面增強拉曼光譜技術的經驗，藉由化學合成法得到的金或銀奈米粒子，搭配不同雷射光源的激發，並適量以氯化鈉等鹽類促使金屬奈米粒子的聚集，我們可以使偵測極限達到單分子的靈敏度。
以拉曼散射與表面增強拉曼散射的光譜技術，我們得到L-色氨酸(L-tryptophan)分子在200到1700 cm-1之間的振動拉曼光譜，與L-色氨酸分子在固體粉末與水溶液態下(0.5 M)的拉曼散射光譜比較，當L-色氨酸分子吸附在銀奈米粒子表面時，其表面增強的拉曼散射訊號在L-色氨酸的濃度為5×10-4 M時，也可以被偵測得到。藉由ab initio理論計算的幫助，以B3LYP/6-311G的方法，進一步分析預測色氨酸的最佳化結構與振動模式，無論是光譜的振動頻率，或是出現位置，理論預測結果都與實驗所得光譜相當一致，觀察在L-色氨酸上的芳香環振動，無論是在固體粉末、水溶液相或是銀奈米粒子的溶液中，其光譜強度與位置均未有太大的改變，而COO-與NH2兩個官能基的光譜訊號，在水溶液顯現微弱的訊號，但銀奈米粒子溶液中顯現了較強的訊號，由此推斷，L-色氨酸是以COO-與NH2兩個官能基吸附在銀奈米粒子的表面上。
接續以表面增強拉曼散射光譜技術對L-色氨酸分子所進行的研究，我們希望以類似的技術研究，當蛋白質分子與金屬奈米粒子接觸時，我們對L-色氨酸、血清蛋白、銀奈米粒子三者之間，色氨酸-血清蛋白、色氨酸-銀粒子、血清蛋白-銀粒子三種物質之間相互的作用力，進行初步的研究與探討，由表面增強拉曼光譜的消長情況判斷，顯示牛血清蛋白與色氨酸之間的作用力大於色氨酸與銀表面間的吸附力，而牛血清蛋白吸附在銀奈米粒子表面，具有保護銀奈米粒子穩定的作用。
最後，藉由原子力顯微鏡 (Atomic Force Microscope, AFM) 與共軛焦顯微鏡的整合系統，探討金屬奈米結構的表面電漿共振 (Surface Plasmon Resonance, SPR) 效應的影響區域，以接有fluorescein分子的AFM探針對石英表面進行掃描，控制探針與金奈米粒子之間的距離，證明當螢光分子接觸在金奈米粒子表面時，金奈米粒子的存在，的確可以影響被激發的fluorescein分子所放出的螢光，使得分子的螢光現象減弱，利用這套整合系統，期望能夠進一步發展，探討對一樣品同時進行光學與力學性質的偵測。

關鍵字

溴乙烯 ； 雷德堡態 ； 表面增強拉曼散射光譜 ； 色氨酸

並列摘要

無資料

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vinyl bromide ； Rydberg states ； surface enhanced Raman scattering ； tryptophan

參考文獻

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