菌紫质薄膜及其分子光致各向异性特性研究

摘要

细菌视紫红质(Bacteriorhodopsin)又被称为菌紫质或者简称BR，它是一种高分子生物材料，由于其显著的光致变色特性和光学功能，在光信息存储领域的应用越来越广泛。本文主要进行了BR-D96N（基因改性的细菌视紫红质）的光致各向异性特性的研究工作。
　　在实验研究方面，即对BR薄膜单光子吸收光致光学各向异性(single photonabsorption photo-induced optical anisotropy，简称SPA-POA)进行实验测量。首先，测量了BR薄膜B-型SPA-POA的二向色性和双折射性，分析并且获得最佳激发条件，即功率为I650=3.0mW/cm2时，得到DCF∞_max≈0.01363，BRF∞_max≈0.00537;接下来，进行了BR薄膜X-型SPA-POA的二向色性和双折射性的测量，分析获得最佳激发条件I650=30.0mW/cm2，I405=60.0mW/cm2即405nm和650nm光致光学各向异性的最佳比率为2.0时，得到X-型SPA-POA的DCF∞_max≈0.15849，BRF∞_ max≈0.03741。最后，与B-型SPA-POA的数据作比较并分析得到BR薄膜光致光学各向异性稳态值增加11.6倍。
　　在实验数据理论拟合方面，首先，理论推导出BR薄膜宏观光致各向异性和菌紫质分子的光学各向异性之间的关系，即Γ值越小BR分子的各向异性越强;然后，通过Matlab编程分别对BR薄膜B-型和X-型SPA-POA的实验测量数据进行拟合;最后，获得B态和M态BR分子的单光子吸收光学各向异性最佳拟合值为An0=3.2E-3*0.2、ΓB→M=0.1、ΓM→B=0.01，通过理论模拟得到X-型SPA-POA的Γ要比B-型SPA-POA小，这也解释了实验中X-型SPA-POA的光致各向异性增加的原因。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 菌紫质的结构、光学性质与研究现状

1．1．1 菌紫质的结构

1．1．2 菌紫质的光学性质

1．1．3 菌紫质的研究现状

1．2 菌紫质薄膜宏观光致各向异性

1．2．1 菌紫质薄膜宏观各向异性

1．2．2 菌紫质薄膜光致二向色因子和双折射因子定义

1．3 本论文研究的内容和意义

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

第二章 BR薄膜SPA-POA实验研究

2．1 实验材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验方法

2．2 BR薄膜B-型SPA-POA的实验结果与分析

2．2．1 实验结果

2．2．2 实验数据分析

2．3 BR薄膜X-型SPA-POA的实验结果与分析

2．3．1 实验结果

2．3．2 实验数据分析

2．4 结论

第三章 实验数据理论拟合

3．1 理论推导

3．1．1 BR分子的吸收截面

3．1．2 BR分子薄膜的光致光学各向异性机理

3．1．3 BR薄膜宏观光致光学各向异性的理论分析

3．2 对BR薄膜SPA-POA的实验测量数据进行理论模拟

3．3．1 BR薄膜B-型SPA-POA的模拟结果

3．3．2 BR薄膜X-型SPA-POA的模拟结果

3．3 结论

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文