分子光谱分析in'定量化学分析

分子光谱是研究分子与光子相互作用,包括从紫外到可见区,一直到红外区内的不同波段的光的吸收、发射和散射光谱分析。分子光谱分析分为紫外-可见光吸收光谱和红外吸收（IR）光谱,分子发射光谱（荧光,磷光,化学发光和电致发光）和散射光谱方法（瑞利散射和表面增强拉曼散射）。

紫外-可见分光光度法是分子光谱分析中最常见的方法,广泛用于有机化合物结构和光谱性能关系的研究,在物质的定性和定量分析中发挥着重要作用。

红外光谱分析：红外光谱是应用最广泛的振动光谱技术,可以反映化合物（固、液、气样品）结构的信息,因此人们常将红外光谱称为分子的指纹。随着科学和技术的进步,红外光谱仪器在自动化和灵敏度等方面都得到了空前发展,此外,还发展了各种特殊的光学检测装置和数据处理方法,实现了对日益复杂对象的在线和现场分析。例如,空间分辨红外光谱能给出某一物种在空间的分布信息。时间分辨红外光谱已经被用于研究振动弛豫动力学、光致电子转移体系、光诱导态转变体系和蛋白质内能量转移等,为描述体系的过程和机理提供精细的数据。二维相关红外光谱有可能成为继二维核磁之后的一种新的蛋白质结构解析手段。近红外光谱（2 500～4 000 cm-1）可以有效避免骨架振动的干扰,被广泛地应用于复杂样品（农产品、食品和药品）的分析。表面增强红外吸收光谱使常规IR 光谱得到1～2个数量级的增强。

拉曼光谱分析：自1928年发现拉曼散射现象以来,拉曼光谱技术一直受到人们的高度关注。IR 光谱和拉曼光谱技术是一对具有极强互补性的技术,两者的结合可以为体系的分析提供更为完整的信息。拉曼光谱的无破坏性,H2O 和CO2的影响较弱等优点,使其在化学、物理、材料、表面科学、环境保护、生物和医药上得到了广泛应用,并可以进行定性和定量分析。表面增强拉曼光谱（SERS）的发现极大地提高了拉曼光谱的灵敏度,实现单分子检测。拉曼光谱在石墨烯结构表征方面突出的优势,使拉曼光谱有望成为一项常规表面分析技术。

分子荧光分析法：近年来,超强激光光源引入到荧光光谱仪器,出现了激光诱导荧光光谱（LIF）,使荧光光谱的分析灵敏度得到进一步提高可达到单分子水平,在DNA 测序、单分子检测和细胞成像分析中发挥着巨大的作用。基于大分子和纳米粒子对光散射作用而建立起来的共振散射光谱方法,可在商品化的荧光光谱仪上测定,显著地提高了检测灵敏度,已成功地应用于环境、食品污染物分析和临床检验。(www.xing528.com)

有机小分子荧光探针：小分子探针与待测物通过共价或非共价键的结合形成具有特征发射波长的荧光复合物,通过能量转移（如荧光共振能量转移FRET）、光诱导电子转移（PET）、分子内电荷转移（ICT）、开环/闭环等机理调控复合物的荧光强度,荧光寿命,荧光各向异性或者激发、发射峰等性质,实现对待测物或反应过程的信号识别、转换与输出。目前小分子荧光探针主要包括荧光素及其衍生物,罗丹明及衍生物,BODIPY 类染料,花菁系列染料和方酸菁类化合物。小分子荧光探针具有立体位阻小,膜透性好,结构多样,stokes位移可控及制备方便等优点,在研究细胞信号转导,细胞生理功能与病理效应方面具有独特的优势,近年来化学与生物学交叉研究日益深入,小分子荧光探针的研究呈高速发展趋势,基于小分子荧光探针的荧光成像技术已被广泛用于细胞内活性物种的检测。

量子点荧光探针：量子点（quantum dots,QDS）又被称为半导体纳米晶体,是一种新型的无机荧光纳米材料,通常由ⅡB-ⅥA 族或ⅢB-ⅤA 族元素原子组成。与有机荧光染料相比,量子点具有荧光发射光谱窄,且对称,吸收光谱宽,波长小于量子限域峰的光均可以激发量子点,因此易于实现一元激发多元发射对荧光信号的监测,量子点还具有荧光强度高,光稳定性好,耐光漂白,双光子吸收界面和荧光寿命长等特点,适合长时间荧光示踪和生物样品监测。荧光量子点探针的研究主要集中在：（1）制备各种性能优越的量子点；（2）荧光量子点的修饰和标记；（3）荧光量子标记探针的应用（金属离子的检测,环境污染物检测,生物分子检测和DNA 检测,活细胞中分子成像,组织成像判断和活体成像分析）。

化学/生物发光分析：当化学反应产生光时就发生了化学发光。化学发光分析的灵敏度和选择性都很高,通常检出限可达到10-15～10-18 mol/L 范围,在医药检测、食品安全和环境检测领域得到广泛应用。纳米颗粒作为催化剂、还原剂、发光体和能量接受体参与化学发光反应,为化学发光分析增添新的亮点。将高灵敏的化学发光与特异性的免疫反应相结合的化学发光免疫分析（CLIA）,作为一种新的免疫测定技术,已应用于抗原、抗体、半抗原、激素、药物等的检测。电化学发光（ECL）是一种在电极表面由电化学引发的CL 反应,是电化学和CL两个过程的结合。电化学发光分析与免疫检测、生物化学固定化和微细加工技术的融合,使全自动ECL免疫分析仪器在三甲医院得到广泛应用。