【摘 要】
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水是万物生命之源,认识水的太赫兹吸收谱是太赫兹技术在生物医学上应用的前提,太赫兹频率的选择对高效、低能耗地实现太赫兹的生物效应至关重要.水的复杂氢键网络使得其具有较宽的太赫兹吸收峰,因此有必要研究水的氢键网络动力学与其太赫兹吸收谱之间的关系,然而这方面的研究仍然非常缺乏.采用分子动力学模拟方法,本文研究了不同水模型在常温常压下的太赫兹吸收谱,并且进一步基于温度研究了水的太赫兹吸收谱对氢键网络强弱的依赖性,发现温度的升高会使氢键网络的太赫兹吸收谱发生红移,这表明氢键网络的太赫兹吸收谱的中心频率与氢键相互作用
【机 构】
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上海理工大学光电信息与计算机工程学院,教育部医用光学仪器与设备重点实验室,上海 200093;国防科技创新研究院,太赫兹生物物理创新工作站,北京 100071
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水是万物生命之源,认识水的太赫兹吸收谱是太赫兹技术在生物医学上应用的前提,太赫兹频率的选择对高效、低能耗地实现太赫兹的生物效应至关重要.水的复杂氢键网络使得其具有较宽的太赫兹吸收峰,因此有必要研究水的氢键网络动力学与其太赫兹吸收谱之间的关系,然而这方面的研究仍然非常缺乏.采用分子动力学模拟方法,本文研究了不同水模型在常温常压下的太赫兹吸收谱,并且进一步基于温度研究了水的太赫兹吸收谱对氢键网络强弱的依赖性,发现温度的升高会使氢键网络的太赫兹吸收谱发生红移,这表明氢键网络的太赫兹吸收谱的中心频率与氢键相互作用的强弱具有强关联,更进一步的研究表明水中氢键网络的氢键寿命与氢键网络振动的吸收峰的中心频率之间存在线性关系.这一现象背后的物理能够通过将氢键网络中的氢键类比为弹簧借助弹簧振子模型加以描述.本文的发现将有利于理解水中复杂的氢键网络动力学,以及促进太赫兹的生物效应研究.
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