2015年, 第27卷, 第4期　刊出日期：2015-12-31

  

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光散射理论研究
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  吸附颗粒对光学微球腔形貌共振的影响研究

  王海华, 肖赛, 孙贤明*, 万隆

  光散射学报. 2015, 27(4): 311-315. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504001

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      利用T矩阵方法研究了表面吸附有随机分布小颗粒的光学微球腔的光学特性，通过计算其散射效率和不对称因子分析了吸附小颗粒的数量、尺寸对微球腔形貌共振（Morphology-Dependent Resonances, MDR）廓线的影响；利用分离变量法研究了具有均匀吸附膜（同心双层球）微球腔的光学特性，分析了吸附膜的厚度对谐振廓线的影响。研究结果表明，附着于微球腔表面的小颗粒以及均匀吸附层，都将对整个微球腔的形貌共振产生影响，并使光学微球腔的品质因数降低，甚至不产生回音壁模。
表面增强拉曼散射技术
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  表面增强拉曼光谱法检测儿童化妆品中二噁烷含量的研究

  陈宇宇1，彭俊瑛1，李光照1，卢静霞1，陈来成3，陈永祥1，温文忠2，胡建强1,*

  光散射学报. 2015, 27(4): 316-319. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504002

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    二噁烷具有潜在致癌性，可作为表面活性剂的副产物进入化妆品中。当其在化妆品中含量大于100 ppm时将对消费者（特别是儿童）造成很大的威胁。通过以金纳米棒作为表面增强拉曼散射（SERS）基底的方法，成功地检测了儿童化妆品中二噁烷的含量，测得一种儿童沐浴露中的二噁烷含量为7.0 ppm。研究表明，此方法具有简单、快速的优点，可用于其它种类的化妆品（包括儿童化妆品）中二噁烷含量的检测，也有望用于化妆品中其余微量物质以及微生物的检测。
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  氧化石墨烯负载金纳米颗粒SERS活性基底的制备与研究

  尤磊，李利军*，程昊，赵彦勇，魏慧丹，李彦青

  光散射学报. 2015, 27(4): 320-325. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504003

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    本文采用湿化学方法制备具有表面增强拉曼散射活性的氧化石墨烯负载纳米金溶胶：通过以柠檬酸三钠为还原剂，在没有稳定剂、温和的液相反应条件下，同时还原氯金酸和深度氧化的石墨烯，原位制备氧化石墨烯负载金纳米颗粒复合物。利用紫外可见分光光度计、激光粒度分析仪、傅里叶变换红外吸收光谱仪、透射电子显微镜对所制得的氧化石墨烯负载金纳米颗粒复合物进行了表征和分析，并且采用拉曼光谱研究其作为增强试剂的性能。结果表明:所得溶胶在波长为540 nm左右存在较强的吸收峰，粒径分布在50 nm附近范围内；生成的金纳米粒子的大小及其分布受氯金酸用量的影响，并且粒径分布均匀，金纳米颗粒的平均尺寸为20 nm, 大量金纳米颗粒均匀地附着在氧化石墨烯的片层之间；氧化石墨烯的含氧官能团大幅降低，氧化石墨烯表面基团大部分被还原；以R6G为探针分子验证其拉曼增强效应，在浓度低至10 nmol/L时依然具有较强的拉曼信号，增强因子达到2.4×105。所以高分散性、高稳定性的氧化石墨烯负载金颗粒溶胶，可作为SERS活性基底（增强试剂），用于快速检测。
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  清热类中成药中非法添加化药的TLC-SERS研究

  陈梦云1，李晓2，王磊2，张倩倩2，方芳2，苗丽2，陆峰2，王晖1 *

  光散射学报. 2015, 27(4): 326-331. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504004

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       采用薄层色谱（TLC）法使复杂的清热类中药基质与四种掺伪成分即氨基比林、吲哚美辛、萘普生及布洛芬完成简单的分离，继而利用优选的银溶胶为增强基底对分离出的微量物质进行表面增强拉曼光谱（SERS）检测，并确定各物质最低检测限（信噪比等于3）：氨基比林0.02%、吲哚美辛0.2%、萘普生0.1%及布洛芬0.02%。该方法具有快速、简便、灵敏、专属性好等优势，实现了清热类中成药的快速检测，可进一步推广于其他类中成药中掺伪物质的测定。
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  拉长金二十四面体纳米颗粒的合成及其作为SERS基底的研究

  金艳鸣1，谭恩忠2*

  光散射学报. 2015, 27(4): 332-335. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504005

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        通过种子调节法合成了拉长金二十四面体纳米颗粒（ETHH-Au NPs）并将其制备成SERS (surface-enhanced Raman scattering)增强基底进行有害物质的检测。通过扫描电镜(SEM)分析表明 ETHH-Au NPs排列均匀、紧密，有利于形成增强热点结构。以对巯基苯甲酸 (p-mercaptobenzoic acid, PMBA)为探针分子估算ETHH-Au NPs的增强因子，增强因子可达1.05×10⁶。以ETHH-Au NPs为活性基底对水溶液中的结晶紫（CV）和三聚氰胺（Mel）分子进行检测，检测下限分别低至1.0×10^-10 M和1.0×10^-8 M，表明ETHH-Au NPs是一种普适、理想的SERS 活性基底。
材料研究中的应用
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  具有pH敏感性的氮、磷、硫共掺杂碳点的制备及其光谱研究

  孙钰朋，许亮，杨梅，曹义，陆云 *

  光散射学报. 2015, 27(4): 336-341. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504006

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       利用焦磷酸硫胺素作为前驱体，通过水热法一步合成氮、磷、硫共掺杂碳点。焦磷酸硫胺素分子结构内含有嘧啶环和噻唑环，并含有氨基和焦磷酸基。水热处理后，这些结构和基团被重组或保留，使氮、磷、硫等杂原子进入到碳点中。该碳点的无序化程度较高，存在着大量缺陷。这些缺陷使得碳点具有较高的荧光量子产率，达到了19.6%，明显高于其他已报道的共掺杂碳点。该碳点的荧光强度在碱性范围内，与pH值呈现显著的线性关系，可以用来定量检测碱性溶液的pH值。
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  拉曼光谱法研究连接体氧化层应力变化及其进展

  虞自由1 *，陈志远2，周国治1

  光散射学报. 2015, 27(4): 342-349. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504007

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        合金连接体是固体氧化物燃料电池重要组件，它的服役状况很大程度上决定着电池的工作寿命。高温氧化过程或者热循环过程中金属氧化层应力的变化是造成氧化层破坏的重要原因，这也是导致合金连接体失效的主要因素。利用拉曼光谱对氧化层应力的在线监测和实验研究可以为改善合金连接体服役年限提供重要依据。本文首先总结了近年来的连接体氧化层应力实验研究工作，分析了氧化层应力产生的原因。并且本文在比较了氧化层应力的测试方法的基础上讨论拉曼光谱法在测试氧化层应力方面的研究方法进展。
化学和生物研究中的应用
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  石榴石金属离子含量与拉曼位移的定量关系研究

  吴菲，张晓超，朱仲良*

  光散射学报. 2015, 27(4): 350-354. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504008

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      本文通过研究RRUFF数据库中12件石榴石样品的拉曼光谱，发现随着金属离子相对含量的变化，特征峰的拉曼位移有规律地偏移，并据此建立了镁铝榴石-铁铝榴石系列中样品的二价阳离子铁镁含量比率与硅氧四面体旋转振动和Si-O伸缩振动拉曼位移的线性关系模型，相关系数分别为0.979和0.986，并用交叉验证法检验了线性模型的可靠性。本文提出的利用拉曼位移进行相对定量分析的方法，可以为拉曼光谱的定量分析提供新的研究思路。
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  成都武侯祠彩绘泥塑颜料的拉曼光谱分析

  王玉，张晓彤，吴娜

  光散射学报. 2015, 27(4): 355-358. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504009

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     利用显微镜、激光拉曼光谱和扫描电子显微镜对成都武侯祠彩绘泥塑颜料进行了分析。结果表明：颜料有红色朱砂、赭石、铅丹，蓝色颜料为酞菁蓝和群青，绿色颜料是酞菁绿，黄色颜料为密陀僧，白色颜料钛白，黑色颜料是炭黑。研究发现合成有机颜料酞菁蓝和酞菁绿作为彩绘颜料使用，颜料分析结果为文物的保护修复和修复材料选择提供了科学数据。
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  基于激光显微拉曼技术鉴别印章盖印时间

  韩伟 1, 2*,黄建同1,苏乐3,王琳1

  光散射学报. 2015, 27(4): 359-363. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504010

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      采用激光显微拉曼光谱技术，对两年时间内的印文样本的拉曼光谱进行分析，通过已知检材的拉曼光谱数据与确切的不同时期的时间样本数据进行比对，得出QC匹配值。结果表明，可以依据QC匹配值判断印文的相对盖印时间，为印文形成时间鉴别提供一种准确、无损的检测方法。
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  基于振动光谱成像技术的聚合物共混体系研究进展

  黎青霞1，袁中柯3，张卫红2，陈建 *，陈旭东3*

  光散射学报. 2015, 27(4): 364-373. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504011

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     振动光谱可以提供分子的振动信息，对于聚合物分子链的构象和链间的相互作用非常敏感。分子振动光谱成像作为一种原位无损检测技术，广泛应用于聚合物共混体系结晶、相态分布、界面扩散等性质的研究。本文综述了拉曼（Raman）光谱和红外（IR）光谱成像技术以及其衍生的具有高空间分辨率的红外-原子力联用技术（IR-AFM）、拉曼-原子力联用技术（Raman-AFM）以及针尖增强拉曼光谱技术（TERS）在聚合物共混体系研究中的最新应用进展，以探索并扩展振动光谱成像技术在高分子领域中的应用。
  
  
  
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  显微激光拉曼光谱技术检验彩色激光打印机打印文件墨迹的实验研究

  林建成1，梁鲁宁2，黄建同1，陈维娜1，王晓宾1

  光散射学报. 2015, 27(4): 374-378. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504012

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  本研究为鉴别不同品牌、型号彩色激光打印机打印文件提供一种无损、便捷的检验方法。利用显微激光拉曼光谱仪检验彩色激光打印机打印文件墨迹，对四种颜色墨迹的拉曼光谱图进行比较区分，发现不同品牌、型号彩色激光打印机打印文件的四种颜色墨迹的拉曼光谱不同，因而可以利用显微激光拉曼光谱技术区分不同品牌、型号的彩色激光打印机打印文件。
其他光谱技术及应用
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  四种松树松针的红外光谱分析

  杨永安，王登正，司民真

  光散射学报. 2015, 27(4): 379-383. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504013

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  本文首次利用傅里叶变换红外光谱仪测定了四种松树（赤松、黄山松、马尾松、雪松）松针的红外光谱图。 通过光谱图的分析，四种松树松针的红外光谱十分相似，但波数在1382 ～ 1255 cm- ¹ 、1050 ～ 607 cm^{- 1} 区间的红外光谱图形状不同,马尾松和黄山松分别在波数为1320 cm^-1和778 cm^-1 附近独有特征峰存在。从光谱图的峰形和峰位来看，赤松和马尾松的光谱图更为相似，黄山松和雪松的光谱图更为相似，说明赤松和马尾松之间的成分更为接近，黄山松和雪松之间的成分更为接近。根据光谱图对四种松树松针所含的化学成分分析, 推断出它们可能含有多糖、氨基酸、烷烃类、生物碱、三萜类化合物、豆甾醇、木质素、纤维素及其挥发油等化学成分，其中黄山松和雪松松针所含的化学成分都比赤松和马尾松松针的多，且黄山松松针中所含其化学成分最多，而马尾松松针所含其化学成分最少。其结论可为今后松树的鉴别和开发利用提供科学依据。

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  基于近红外光谱技术的水稻种子成分分析模型的建立

  余鼎，程维民，王琦，宋乐，刘斌美，陶亮之，吴跃进 *

  光散射学报. 2015, 27(4): 384-389. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504014

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  对单粒种子样品成分进行快速无损检测，对于作物遗传育种研究有着重要意义。本文采用近红外光谱技术(NIR)和偏最小二乘回归法（PLSR），研究了水稻种子的近红外光谱特性及其与直链淀粉、蛋白质含量的关系，建立了基于NIR的水稻种子成分快速检测模型。通过比较几种不同的光谱预处理方法对于单粒和群体样品模型的效果，对模型进行了优化。结果显示，多元散射校正（MSC）对单粒样品模型的优化作用显著，而一阶导数对单粒和群体样品模型改善都有明显的效果。模型评价参数显示，预测效果良好，为基于NIR的水稻单粒种子成分分析提供技术支撑。
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  基于离散小波变换对不同种类瓜籽的FTIR鉴别研究

  马殿旭，刘刚*，于海超，李会梅，刘艳, 任静

  光散射学报. 2015, 27(4): 390-395. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504015

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  傅里叶变换红外(FTIR)光谱结合离散小波变换(DWT)对不同种类的瓜籽进行鉴别研究。测试了6种瓜籽30个样品的红外光谱，结果表明：不同种类瓜籽的红外图谱相似，但在1700～900 cm^-1范围，光谱的峰位、吸收强度及峰形状存在一定差异。选取该区域光谱进行离散小波变换，发现第二尺度细节系数差异明显。基于第二尺度细节系数对样品进行相关分析、主成分分析和聚类分析，其相关性最大的为丝瓜籽和南瓜籽，相关系数达到0.9279，最小是丝瓜籽和冬瓜籽为0.2147；主成分分析中，前2个主成分的累计贡献率达到95.50%，能准确代表6种瓜籽的光谱信息，且主成分分析和聚类分析正确率达100%。研究结果表明FTIR结合离散小波变换分析方法可以用来鉴别研究不同种类的瓜籽。
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  X射线检测黄金掺铜的蒙特卡罗模拟研究

  叶昕，刘大庆，陈树越，江兴方

  光散射学报. 2015, 27(4): 396-400. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504016

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  用蒙特卡罗方法模拟X射线分别透射过纯金和掺铜黄金，并对不同条件下的透射结果进行对比，结果表明，X射线在纯金中的透射度明显弱于掺杂了铜杂质的金块。本文并因此提出一个新方法来检测黄金的纯度。为达到较好的检测效果，可以选定0.3 MeV的X射线，并且透射光子的能谱选为0.11~0.16 MeV。该方法简单易行，成本低，测量范围大。本文的讨论对黄金纯度的检测具有借鉴和指导意义。
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  考虑光学网点扩大的分程CLAPPER-YULE理论预测模型

  何晓敏1，王颖1，柯能1，张逸新2*

  光散射学报. 2015, 27(4): 401-406. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504017

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  定量研究了半色调印刷品的光谱反射率规律。在分程Clapper-Yule光谱反射率模型的基础上，通过引入光学网点扩大参数w修正了纸张和油墨的反射率与网点面积率之间的非线性关系，建立了考虑光学网点扩大的新光谱预测模型。数值计算表明：新模型的预测值修正了原分程模型预测值低于实验值的缺陷。半色调印刷品的墨点和纸基反射率是网点面积率和光学网点扩大参数w的函数，采用分程Clapper-Yule模型预测印刷品色彩必须考虑网点面积率和参数w对反射率的影响。
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  乳胶C-H面外摇摆振动模式ATR二维红外光谱研究

  牟微1，顾春雷2，眭晓哲3，解立斌1，王欣1，于宏伟1*

  光散射学报. 2015, 27(4): 407-412. https://doi.org/10.13883/j.issn1004-5929.201504018

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  在 303~393 K 温度范围内，采用变温傅里叶变换衰减全反射红外光谱（ATR-FTIR）技术，研究了乳胶的分子结构。实验发现: 在 3500~600 cm^-1 的频率范围内，乳胶主要存在着 C-H 伸缩振动模式（ν_C-H）、C=C 双键伸缩振动模式（ν_C=C）、CH2 弯曲振动模式（δ_CH2）、CH3 弯曲振动模式（δ_CH3）和双键上 C-H 面外摇摆振动模式（ω_C-H）等五种。本文主要以乳胶 ω_C-H 为研究对象，进一步开展相关二维红外光谱的研究，考查温度对于乳胶分子结构的影响。研究发现：乳胶 ω_C-H 在  837 cm^-1 和 841 cm^-1频率处有红外吸收峰，而随着测定温度的升高，乳胶 ω_C-H  红外吸收强度的变化快慢顺序为：837 cm^-1 > 841 cm^-1。此项研究拓展了 ATR-FTIR 技术在乳胶热变性方面的研究范围。