王文爱, 刘 维

首都师范大学物理系, 北京 100048

引 言

太赫兹波是一种非电离的、 低功率电磁波，这使得它在生物化学领域的应用成为可能[1-5]。太赫兹波可以激发大分子的振动模式和转动模式[6-8]，同时得到样品的振幅和相位信息。利用THz技术进行光谱研究，将有助于进一步了解样品的光学性质和结构特征，获得目前光学研究中缺乏的相关知识，为揭示结构和功能之间的关系提供新的证据。

2015年，方红霞等[9]利用太赫兹时域光谱(terahertz time domain spectroscopy, THz-TDS)技术，在室温下对腺嘌呤、 富马酸及两者的共晶体进行了实验探测，得到0.92，1.24及1.52 THz三处特征频率值，可以明显地将三种物质鉴别开来。基于密度泛函理论(density functional theory, DFT)对各种结构进行模拟，计算结果表明其中一种可能的共晶体结构与实验结果吻合较好，由此可以判断影响吸收峰的具体来源。2016年，Choi等[10]用太赫兹时域光谱研究了不同浓度的NaCl和脂肪溶液，得到了相关光学参数； 基于德拜模型，对样品的介电常数进行了分析，发现纳米结构的水分子对膜结构的相互作用有影响。

本文采用THz-TDS和傅里叶变换红外光谱(Fourier transformation infrared spectroscopy, FTIR)系统对三种糖类样品的THz透射光谱进行了测谱分析。样品包括不同浓度的无水葡萄糖、 果糖、 半乳糖及其混合物。采用CASTEP晶体软件对样品结构进行了优化，计算它们的特征吸收，并将模拟结果和实验结果进行了对比和分析。

1 实验部分

1.1 傅里叶变换红外光谱系统(FTIR)

用德国Bruker公司的VBREX80V傅里叶红外光谱仪对样品进行了测试，为了避免水蒸气对实验结果的影响，对样品室进行了真空处理(其压力小于2 Pa)。……