第41卷，第6期 光谱学与光谱分析 Vol 41,No. 6,pp1683-1687
2 0 2 1年6月 SpectroscopyandSpectralAnalysis June, 2021
电场诱导水的太赫兹透射特性研究
蔡妍！王佳慧！白志晨，苏波"，吴蕊！崔海林！张存林
太赫兹光电子学教育部重点实验室，太赫兹波谱与成像北京市重点实验室，
北京成像理论与技术高精尖创新中心,首都师范大学物理系,北京100048
摘 要 许多生物分子自身的转动、振动或分子团的整体振动模式都位于太赫兹波段内，因此可以利用太
赫兹光谱技术对生物分子进行检测#同时又由于太赫兹波的光子能量仅为毫电子伏量级，不会对分子的内
部结构造成破坏，所以太赫兹时域光谱技术在生物检测方面具有良好的应用前景#众所周知，绝大多数的生
物分子只有在液体条件下才能发挥其生物活性，所以研究液体环境下生物分子之间的相互作用就非常必要#
然而水分子的转动模式、振动模式以及和氢键有关的能量均处于太赫兹波段，从而对其产生强烈的吸收；另
外，水分子为极性分子，而极性分子对太赫兹波有强烈的共振吸收，这就使利用太赫兹技术对生物分子活性
进行动态表征产生了困难#因此在研究溶液中的生物分子与太赫兹波的相互作用时，最大限度地减小水分
子对太赫兹波的吸收就成为近年来的研究热点#目前，减少水对太赫兹波吸收的主要方法有：在溶液样品中
加入抑制氢键缔合的离子来减小水对太赫兹的吸收；通过改变溶液的温度来调节水对太赫兹的吸收；利用
微流控芯片技术，通过减小被测样品与太赫兹波的作用距离来减小水对太赫兹波的吸收#另外，激光的激
励、电场或磁场的处理，也能改变水对太赫兹波的吸收，将盛有去离子水的微流控芯片放于电场中，研究经
电场处理不同时间的去离子水对太赫兹吸收强度的影响#结果发现，太赫兹波的透射强度随着去离子水在
电场当中静置时间的增加而增强，当在电场中静置60 min时，太赫兹的频谱强度达到最大，与空气的频谱
强度接近#由此可以推断外加电场使水分子的偶极矩发生了变化，从而对整体水分子的振动和转动产生了
影响，并且改变了水中的氢键结构，导致了太赫兹透射光谱强度的增强#
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