芳香性氨基酸的二次谐波非线性光学性质

魏婧 程文旦

引用本文: 魏婧, 程文旦. 芳香性氨基酸的二次谐波非线性光学性质[J]. 物理化学学报, 2013, 29(10): 2215-2220. doi: 10.3866/PKU.WHXB201308141 shu
Citation:  WEI Jing, CHENG Wen-Dan. Nonlinear Optical Properties:Second Harmonic Generation for Aromatic Amino Acids[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(10): 2215-2220. doi: 10.3866/PKU.WHXB201308141 shu

芳香性氨基酸的二次谐波非线性光学性质

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21173225, 21101156) (21173225, 21101156)

    福建省理论与计算化学重点实验室基金项目资助 

摘要:

采用密度泛函理论(DFT)-B3LYP方法在6-31G*基组水平上,对芳香性氨基酸分子体系(Phe, [Phe―H]-,PheH*, Tyr, [Tyr―H]-, TyrH+, Trp, [Trp―H]-和TrpH+)进行结构优化. 在优化所得构型的基础上, 利用含时密度泛函理论(TDDFT)-B3LYP在6-31G*基组上计算了它们的激发态性质,并结合态求和方法研究了它们在二次谐波过程中的二阶极化率值. 同时讨论了二次谐波非线性光学响应的起源及其产生变化的原因. 计算结果表明,相对于中性的氨基酸分子, 去质子化和质子化后的氨基酸分子的二阶极化率值都有明显的增加, 且符合规律Phe < PheH+ < [Phe―H]-和Tyr < TyrH+ < [Tyr―H]-. 通过对它们电极化起源的分析, 我们得到对于中性氨基酸分子, 侧链芳香环上的π→π*跃迁对二阶极化率起主要贡献; 对去质子化和质子化后的氨基酸分子, 吲哚环上的π→π*电荷跃迁和α碳原子相连的氨基和羧基基团内电荷跃迁对二阶极化率起到同样重要的贡献.

English

    1. [1]

      (1) Franken, P. A.; Weinreich, G.; Peters, C. W.; Hill, A. E. Phys. Rev. Lett. 1961, 7, 118. doi: 10.1103/PhysRevLett.7.118

      (1) Franken, P. A.; Weinreich, G.; Peters, C. W.; Hill, A. E. Phys. Rev. Lett. 1961, 7, 118. doi: 10.1103/PhysRevLett.7.118

    2. [2]

      (2) Fine, S.; Hansen, W. P. Applied Optics 1971, 10, 2350. doi: 10.1364/AO.10.002350(2) Fine, S.; Hansen, W. P. Applied Optics 1971, 10, 2350. doi: 10.1364/AO.10.002350

    3. [3]

      (3) Freund, I.; Deutsch, M.; Sprecher, A. Biophys. J. 1986, 50,693. doi: 10.1016/S0006-3495(86)83510-X(3) Freund, I.; Deutsch, M.; Sprecher, A. Biophys. J. 1986, 50,693. doi: 10.1016/S0006-3495(86)83510-X

    4. [4]

      (4) Campagnola, P. J.; Wei, M. D.; Lewis, A.; Loew, L. M. Biophys. J. 1999, 77, 3341. doi: 10.1016/S0006-3495(99)77165-1(4) Campagnola, P. J.; Wei, M. D.; Lewis, A.; Loew, L. M. Biophys. J. 1999, 77, 3341. doi: 10.1016/S0006-3495(99)77165-1

    5. [5]

      (5) Campagnola, P. J.; Millard, A. C.; Terasaki, M.; Hoppe, P. E.;Malone, C. J.; Mohler, W. A. Biophys. J. 2002, 82, 493. doi: 10.1016/S0006-3495(02)75414-3(5) Campagnola, P. J.; Millard, A. C.; Terasaki, M.; Hoppe, P. E.;Malone, C. J.; Mohler, W. A. Biophys. J. 2002, 82, 493. doi: 10.1016/S0006-3495(02)75414-3

    6. [6]

      (6) Lin, X. S.; Pan, L.; Hu, J. Y.; Ma, H.; Chen, D. Y. Progress in Biochemistry and Biophysics 2004, 31, 83. [林幸笋,潘琳,胡金云,马辉,陈瓞延. 生物化学与生物物理进展, 2004, 31,83.](6) Lin, X. S.; Pan, L.; Hu, J. Y.; Ma, H.; Chen, D. Y. Progress in Biochemistry and Biophysics 2004, 31, 83. [林幸笋,潘琳,胡金云,马辉,陈瓞延. 生物化学与生物物理进展, 2004, 31,83.]

    7. [7]

      (7) Wang, Y.; Bao, J.; Sheng, X.; Li, P.; Ma, H. Acta Laser Biology Sinica 2005, 14, 274. [王毅,鲍进,盛巡,李萍,马辉.激光生物学报, 2005, 14, 274.](7) Wang, Y.; Bao, J.; Sheng, X.; Li, P.; Ma, H. Acta Laser Biology Sinica 2005, 14, 274. [王毅,鲍进,盛巡,李萍,马辉.激光生物学报, 2005, 14, 274.]

    8. [8]

      (8) Willians, R. M.; Zipfel, W. R.; Webb, W. W. Biophys. J. 2005,88, 1377. doi: 10.1529/biophysj.104.047308(8) Willians, R. M.; Zipfel, W. R.; Webb, W. W. Biophys. J. 2005,88, 1377. doi: 10.1529/biophysj.104.047308

    9. [9]

      (9) Liu, N. R.; Qiu, Y. S. Acta Laser Biology Sinica 2007, 16, 620.[刘嫩容, 丘怡申. 激光生物学报, 2007, 16, 620.](9) Liu, N. R.; Qiu, Y. S. Acta Laser Biology Sinica 2007, 16, 620.[刘嫩容, 丘怡申. 激光生物学报, 2007, 16, 620.]

    10. [10]

      (10) Shcheslavskiy, V. I.; Petrov, G. I.; Yakovlev, V. V. Chem. Phys. Lett. 2005, 402, 170. doi: 10.1016/j.cplett.2004.12.023(10) Shcheslavskiy, V. I.; Petrov, G. I.; Yakovlev, V. V. Chem. Phys. Lett. 2005, 402, 170. doi: 10.1016/j.cplett.2004.12.023

    11. [11]

      (11) Kim, B. M.; Eichler, J.; Da Silva, L. B. Applied Optics 1999, 38,7145. doi: 10.1364/AO.38.007145(11) Kim, B. M.; Eichler, J.; Da Silva, L. B. Applied Optics 1999, 38,7145. doi: 10.1364/AO.38.007145

    12. [12]

      (12) Kim, B. M.; Eichler, J.; Reiser, K. M.; Rubenchik, A. M.; DaSilva, L. B. Lasers Surg. Med. 2000, 27, 329.(12) Kim, B. M.; Eichler, J.; Reiser, K. M.; Rubenchik, A. M.; DaSilva, L. B. Lasers Surg. Med. 2000, 27, 329.

    13. [13]

      (13) Guthmuller, J.; Simon, D. J. Phys. Chem. A 2006, 110,9967. doi: 10.1021/jp063053x(13) Guthmuller, J.; Simon, D. J. Phys. Chem. A 2006, 110,9967. doi: 10.1021/jp063053x

    14. [14]

      (14) Duboisset, J.; Matar, G.; Russier-Antoine, I.; Benichou, E.;Bachelier, G.; Jonin, C.; Ficheux, D.; Besson, F.; Brevet, P. F.J. Phys. Chem. B 2010, 114, 13861. doi: 10.1021/jp105554s(14) Duboisset, J.; Matar, G.; Russier-Antoine, I.; Benichou, E.;Bachelier, G.; Jonin, C.; Ficheux, D.; Besson, F.; Brevet, P. F.J. Phys. Chem. B 2010, 114, 13861. doi: 10.1021/jp105554s

    15. [15]

      (15) Alparone, A. Chem. Phys. Lett. 2011, 514, 21. doi: 10.1016/j.cplett.2011.08.010(15) Alparone, A. Chem. Phys. Lett. 2011, 514, 21. doi: 10.1016/j.cplett.2011.08.010

    16. [16]

      (16) Alparone, A. Comput. Theor. Chem. 2011, 976, 188. doi: 10.1016/j.comptc.2011.08.025(16) Alparone, A. Comput. Theor. Chem. 2011, 976, 188. doi: 10.1016/j.comptc.2011.08.025

    17. [17]

      (17) Rativa, D.; da Silva, S. J. S.; Del Nero, J.; mes, A. S. L.; deAraujo, R. E. J. Opt. Soc. Am. B-Opt. Phys. 2010, 27, 2665. doi: 10.1364/JOSAB.27.002665(17) Rativa, D.; da Silva, S. J. S.; Del Nero, J.; mes, A. S. L.; deAraujo, R. E. J. Opt. Soc. Am. B-Opt. Phys. 2010, 27, 2665. doi: 10.1364/JOSAB.27.002665

    18. [18]

      (18) Ying, X.; Li, H. G.; Liu, H. Y.; Wang, H.; Ji, L. N. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 731. [应晓, 李红刚, 刘海洋,王慧,计亮年.物理化学学报, 2013, 29, 731.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201302044(18) Ying, X.; Li, H. G.; Liu, H. Y.; Wang, H.; Ji, L. N. Acta Phys. -Chim. Sin. 2013, 29, 731. [应晓, 李红刚, 刘海洋,王慧,计亮年.物理化学学报, 2013, 29, 731.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201302044

    19. [19]

      (19) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03,Revision D.02; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2004.(19) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; et al. Gaussian 03,Revision D.02; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, 2004.

    20. [20]

      (20) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. doi: 10.1063/1.464913(20) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648. doi: 10.1063/1.464913

    21. [21]

      (21) Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37,785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785(21) Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37,785. doi: 10.1103/PhysRevB.37.785

    22. [22]

      (22) Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Chem. Phys. Lett.1989, 157, 200. doi: 10.1016/0009-2614(89)87234-3(22) Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Chem. Phys. Lett.1989, 157, 200. doi: 10.1016/0009-2614(89)87234-3

    23. [23]

      (23) Runge, E.; Gross, E. K. U. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 997. doi: 10.1103/PhysRevLett.52.997(23) Runge, E.; Gross, E. K. U. Phys. Rev. Lett. 1984, 52, 997. doi: 10.1103/PhysRevLett.52.997

    24. [24]

      (24) Bauernschmitt, R.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1996, 256,454. doi: 10.1016/0009-2614(96)00440-X(24) Bauernschmitt, R.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1996, 256,454. doi: 10.1016/0009-2614(96)00440-X

    25. [25]

      (25) Stratmann, R. E.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys.1998, 109, 8218. doi: 10.1063/1.477483(25) Stratmann, R. E.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys.1998, 109, 8218. doi: 10.1063/1.477483

    26. [26]

      (26) Orr, B. J.; Ward, J. F. Mol. Phys. 1971, 20, 513. doi: 10.1080/00268977100100481(26) Orr, B. J.; Ward, J. F. Mol. Phys. 1971, 20, 513. doi: 10.1080/00268977100100481

    27. [27]

      (27) Bishop, D. M. J. Chem. Phys. 1994, 100, 6535. doi: 10.1063/1.467062

      (27) Bishop, D. M. J. Chem. Phys. 1994, 100, 6535. doi: 10.1063/1.467062

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  475
  • 文章访问数:  840
  • HTML全文浏览量:  4
文章相关
  • 发布日期:  2013-09-26
  • 收稿日期:  2013-04-26
  • 网络出版日期:  2013-08-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章