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2012
年
第
5
期
本期电子书
封面故事
上一期
下一期
材料合成及性能研究
Pr
3+
、Tb
3+
共掺的NaGdF
4
和GdB
3
O
6
的VUV荧光性质
由芳田,张新国,时秋峰,彭洪尚,黄世华,黄艳,陶冶
2012, 33(5): 459-464. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0459
摘要:分别制备了单掺和双掺Pr
3+
和Tb
3+
的NaGdF
4
和GdB
3
O
6
等材料,研究了其真空紫外荧光性质。发现在VUV光的激发下,Gd
3+
离子在Pr
3+
和Tb
3+
的能量传递过程中起着重要的作用。Gd
3+
离子不存在时,Pr
3+
和Tb
3+
之间没有明显的能量传递过程。当体系中加入Gd
3+
离子后,Pr
3+
将大部分能量传递给中间体Gd
3+
,Gd
3+
再将能量传递给Tb
3+
,实现了将Pr
3+
的近紫外光转化为Tb
3+
的绿色光的转换过程。
关键词:能量传递;稀土离子;真空紫外;量子剪裁
49
|
7
|
0
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发布时间:2020-08-12
LED用绿色荧光粉BaSi
2
N
2
O
2
:Eu
2+
的发光和封装性能
王灵利,倪海勇,张秋红
2012, 33(5): 465-469. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0465
摘要:采用高温固相法合成了白光LED用蓝绿色荧光材料BaSi
2
N
2
O
2
:Eu
2+
。用X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)等对荧光材料进行了表征。XRD结果表明,所制备的样品为较好的单相。BaSi
2
N
2
O
2
:Eu
2+
在395 nm和460 nm激发下均具有较高的发射强度,发射峰位于492 nm附近。当Eu
2+
的摩尔分数为4%时,可以获得最佳的样品发光强度。将荧光材料封装在紫外和蓝光芯片上制作了LED器件,两种器件均发射出强的蓝绿色荧光,色坐标分别为(0.092 0,0.428 2)和(0.112 9,0.223 0)。
关键词:LED;荧光粉;氮氧化物;BaSi
2
N
2
O
2
∶Eu
2+
52
|
12
|
4
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发布时间:2020-08-12
Yb
3+
和Er
3+
共掺杂的CaF
2
纳米晶近紫外上转换发光
张继森,张立国,任建岳,段佩华,吕少哲
2012, 33(5): 470-475. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0470
摘要:研究了Er
3+
和Yb
3+
共掺杂的CaF
2
纳米材料的制备及其紫外上转换发光性质。在980 nm二极管激光器激发下,该材料可发出相对较强的紫外和绿色双色上转换发光。研究了敏化离子Yb
3+
以及发光中心离子Er
3+
掺杂量对该材料紫外上转换发光相对强度的影响,并进一步对该材料紫外上转换发光增强的可能机制进行了探讨。
关键词:稀土;纳米晶;近红外;近紫外;上转换发光
62
|
11
|
1
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发布时间:2020-08-12
近红外光诱导下NaYbF
4
:Tm
3+
,Eu
3+
体系中Eu
3+
的上转换发光
刘叶,于放达,刘树森,赵丹,何春凤,郑克志,秦伟平
2012, 33(5): 476-480. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0476
摘要:利用水热法制备得到NaYbF
4
:0.01%Tm
3+
,20%Eu
3+
上转换材料,利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜及光谱测试技术分别对其进行了结构、形貌以及光谱性质的表征。在980 nm近红外激光激发下,得到了Eu
3+
的可见到紫外范围的上转换荧光发射。分析表明:共掺杂NaYbF
4
纳米材料中Tm
3+
到Eu
3+
离子的能量传递对布居Eu
3+
离子的激发态能级,获得Eu
3+
的上转换发光起着至关重要的作用。另外,在实验中首次获得了Eu
3+
对应于
3
P
0
→
7
F
j
(
j
=0,1,2)能级跃迁的上转换光发射。
关键词:铕;纳米材料;紫外;上转换;发光
88
|
11
|
1
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1606954 false
发布时间:2020-08-12
ZnO薄膜近带边紫外发光的研究
黎小平,曹培江,宿世臣,贾芳,柳文军,朱德亮,马晓翠,吕有明
2012, 33(5): 481-485. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0481
摘要:用ZnO陶瓷靶,采用脉冲激光沉积(PLD)技术在
c
-Al
2
O
3
衬底上制备了ZnO薄膜。通过不同温度下光致发光(PL)光谱的测量,对样品的紫外发光机理进行研究。 在较低温度(10 K)下的PL光谱中,观测到一个位于3.354 eV处的束缚激子(D
0
X)发射,随着温度的升高(~50 K),在D
0
X的高能侧观测到了自由激子的发射峰。在10 K温度下,3.309 eV处出现了一个较强的发光带A,此发光带强度随着温度升高先增大然后减小,并且一直延续到室温。重点讨论了此发光带的起源,并认为A带可归属于自由电子-受主之间的复合发射。
关键词:脉冲激光沉积;ZnO薄膜;光致发光
38
|
7
|
4
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发布时间:2020-08-12
Pr
3+
,Yb
3+
共掺YPO
4
下转换材料的制备及其转光效率
李开宇,王如志,曲铭浩,张影,严辉
2012, 33(5): 486-491. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0486
摘要:采用固相反应法制备了Pr
3+
,Yb
3+
共掺杂的YPO
4
下转换发光粉体,并在450 nm光激发条件下,研究了Yb
3+
不同摩尔分数(0%,1%,2%,4%,20%,30%)对转光效率的影响。结果表明:不同Yb
3+
浓度的样品,其荧光峰强度不同,这可能是由于Pr
3+
-Yb
3+
之间Yb
3+
浓度不同存在能量传递效率差异的原因。研究也发现了样品的下转换发光,其能量传递过程为:Pr
3+
:
3
P
0
→Yb
3+
:
2
F
5/2
+
2
F
5/2
。荧光光谱测试结果表明,Yb
3+
的最佳掺杂摩尔分数为2%。Pr
3+
,Yb
3+
共掺杂的YPO
4
材料在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在的应用。
关键词:下转换;稀土离子;YPO
4
;太阳能电池
160
|
9
|
2
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发布时间:2020-08-12
压力及屏蔽对无限深量子阱中施主结合能的影响
刘贺,温淑敏,赵春旺,哈斯花
2012, 33(5): 492-498. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0492
摘要:对GaAs/Al
x
Ga
1-
x
As和GaN/Al
x
Ga
1-
x
N无限深量子阱系统,考虑压力及屏蔽效应,利用变分方法数值计算这两种系统中的杂质态结合能。给出了结合能随阱宽和压力的变化关系,同时讨论了有无屏蔽时的区别。结果表明,结合能随压力增大而增大,随阱宽增大而减小;屏蔽效应随着压力的增加而增加,并且显著降低了杂质态的结合能。
关键词:量子阱;压力;屏蔽;结合能
40
|
7
|
0
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发布时间:2020-08-12
Ca
4
LaNbMo
4
O
20
:Pr
3+
荧光粉的发光性质
俞淳善,田莲花
2012, 33(5): 499-503. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0499
摘要:采用高温固相法成功制备出荧光粉Ca
4
LaNbMo
4
O
20
:Pr
3+
,通过X射线衍射分析了样品的结构,其结构与CaMoO
4
结构相似。在Ca
4
LaNbMo
4
O
20
:Pr
3+
的激发光谱中出现了NbO
4
3-
和MoO
4
2-
的电荷迁移(CTS)吸收和Pr
3+
离子的4f→4f5d激发跃迁,以及Pr
3+
-金属离子的价间电荷迁移(IVCT)吸收;另外在420~520 nm处,还观测到属于Pr
3+
离子的典型f-f激发跃迁。发射光谱中,在452 nm激发下,主要出现绿光和红光两种发射,其峰值位于490 nm和607 nm处,分别是Pr
3+
的
3
P
0
→
3
H
4
和
1
D
2
→
3
H
4
的跃迁作用;在紫外287 nm激发下出现NbO
4
3-
和MoO
4
2-
发射和Pr
3+
离子的4f5d→4f跃迁宽带,以及Pr
3+
离子的4f→4f发射峰。
关键词:Ca
4
LaNbMo
4
O
20
∶Pr
3+
;光致发光;能量传递
55
|
12
|
0
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发布时间:2020-08-12
氮化铝铬的制备及其光学性质
杨艳民,李自强,焦福运,刘云峰,李志强,苏红新,杨志平
2012, 33(5): 504-508. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0504
摘要:利用直接氮化法得到了氮化铝和氮化铬,并用两种途径得到Cr
3+
掺杂的氮化铝样品。用X射线衍射仪分析了样品晶相并测试了两种样品的激发和发射光谱,计算了晶体场劈裂参数
D
q
和Racah参数
B及D
q
/
B
分别为1 800,693.69和2.59。光谱数据表明,Cr
3+
在氮化铝中属于强场环境,光发射来自于最低激发态
2
E能级,与在氧化铝中的环境相似。根据光谱数据给出了Cr
3+
在氮化铝晶体场中的能级。
关键词:氮化铝;光发射;Cr
3+
离子;能级
59
|
8
|
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发布时间:2020-08-12
器件制备及器件物理
多层AlGaAs的时间分辨归一化反射率及 各向异性反射率谱在线监测及分析
张建伟,宁永强,张星,张建,徐华伟,张金龙,曾玉刚,王立军
2012, 33(5): 509-513. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0509
摘要:通过光学在线监测技术对多层Al
x
Ga
1-
x
As样品生长过程中的生长速率与表面结构进行了分析。描述了选取合适探测光子能量的方法并在线监测了样品生长过程中表面归一化反射率(Normalized Reflectance, NR)和各向异性反射率(Reflectance Anisotropy,RA)随生长时间的变化,得到了样品的时间分辨NR及RA曲线,利用光学干涉原理解释了NR曲线的振荡衰减特性。不同Al
x
Ga
1-
x
As层NR曲线收敛值随Al组分的单调变化被认为是材料的折射率变化引起的,而RA值随Al组分的增加而增加说明Al原子的并入对表面光学各向异性有影响。通过拟合每一层材料的归一化反射谱振荡曲线得到了各层生长速率,与扫描电镜测试结果差别小于0.02 nm/s。对时间分辨RA曲线分析发现,生长温度对GaAs表面原子结构产生了影响。
关键词:归一化反射率;各向异性反射率;在线监测技术;MOCVD
78
|
9
|
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发布时间:2020-08-12
MOCVD法制备的p-ZnO/n-SiC 异质结器件及其电致发光性能
史志锋,伍斌,蔡旭浦,张金香,王辉,王瑾,夏晓川,董鑫,张宝林,杜国同
2012, 33(5): 514-518. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0514
摘要:采用光辅助金属有机化学汽相沉积(PA-MOCVD)法在n-SiC(6H)衬底上制备出As掺杂的p型ZnO薄膜,并制备出相应的p-ZnO:As/n-SiC异质结器件。X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)测试表明,ZnO薄膜具有较好的结构和光学特性。电流-电压(
I-V
)测试结果表明,该型异质结器件具有良好的整流特性,开启电压为5.0 V,反向击穿电压约为-13 V。正向偏压下,器件的电致发光(EL)谱表现出两个分别位于紫外和可见光区域的发光峰,通过和ZnO、SiC的PL谱对照,证实异质结器件的发光峰来源于ZnO侧的辐射复合。
关键词:As掺杂;p-ZnO/n-SiC;电致发光;金属有机化学汽相沉积
62
|
11
|
1
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发布时间:2020-08-12
AlN插入层对
a
-AlGaN的外延生长的影响
贾辉,陈一仁,孙晓娟,黎大兵,宋航,蒋红,缪国庆,李志明
2012, 33(5): 519-524. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0519
摘要:采用有机金属化学气相沉积(MOCVD)在
r
面蓝宝石衬底上生长
a
-AlGaN外延膜,研究了AlN插入层对
a
-AlGaN外延膜的应力和光学性质的影响。根据高分辨X射线衍射(HRXRD)技术和扫描电子显微镜(SEM)我们可以得到,AlN插入层有效地提高了
a
-AlGaN外延膜的晶体质量并减小了外延膜材料结构的各向异性。由拉曼光谱得到AlN插入层的引入减小了
a
-AlGaN外延膜的面内压应力,其原因是AlN插入层可以当作衬底有效的调制与减小
a
-AlGaN外延膜与
r
面蓝宝石衬底的晶格失配,从而使
a
-AlGaN的面内应力得到适当释放。对室温下的光致发光进行测量得到AlN插入层的使用使近带边发射峰(NBE)发生了红移,这可能是由于残余应力的减小引起。
关键词:
a
-AlGaN;AlN插入层;应力;拉曼光谱;光致发光
75
|
11
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0
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发布时间:2020-08-12
980 nm半导体激光器腔面膜钝化新技术
李再金,李特,芦鹏,曲轶,薄报学,刘国军,王立军
2012, 33(5): 525-528. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0525
摘要:研究了不同腔面钝化方法对980 nm渐变折射率波导结构InGaAs/AlGaAs半导体激光器输出激光功率的影响。将980 nm半导体激光器管芯前后腔面不蒸镀钝化膜与蒸镀Si钝化膜和蒸镀ZnSe钝化膜的方法进行了对比。结果表明,蒸镀ZnSe钝化膜比蒸镀Si钝化膜的半导体激光器输出光功率提高了11%,比不蒸镀钝化膜的半导体激光器输出激光功率提高了42%。不蒸镀钝化膜的半导体激光器的失效电流为4.1 A,蒸镀Si钝化膜的半导体激光器的失效电流为5.1 A, 蒸镀ZnSe钝化膜的半导体激光器的失效电流为5.6 A。对半导体激光器失效的原因进行了分析。在半导体激光器前后腔面蒸镀ZnSe钝化膜能有效地提高器件的输出光功率。
关键词:半导体激光器;腔面;钝化
100
|
8
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2
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发布时间:2020-08-12
矩形结构垂直腔顶发射激光器的偏振特性
王伟,宁永强,张金龙,秦莉,王立军
2012, 33(5): 529-534. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0529
摘要:为了获得高功率的偏振激光,对矩形结构的980 nm大口径顶发射垂直腔面发射激光器(VCSEL)进行了研究。实验结果显示,对于400 μm×80 μm出光口径的矩形VCSEL器件,在工作电流内,水平偏振光和竖直偏振光共同存在,并且水平偏振光一直占据主导地位;而且水平偏振光的光谱相对于竖直偏振光有蓝移。这些现象和理论模型的分析结果非常吻合,证明矩形结构能很好的稳定大口径VCSEL的偏振方向。最后测得矩形VCSEL在水平方向和竖直方向的远场发散角分别为6.9°和10.2°。
关键词:垂直腔面发射激光器;偏振;矩形;蓝移;大口径
67
|
12
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发布时间:2020-08-12
LED的COB封装热仿真设计
兰海,邓种华,刘著光,黄集权,曹永革
2012, 33(5): 535-539. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0535
摘要:通过对COB封装中常用的陶瓷基板和金属基板这两类不同的基板材料进行有限元热仿真模拟,获得各自芯片到基板的仿真热阻,再使用红外热成像仪得到两种基板各自的表面温度分布情况并计算出实际热阻。仿真热阻与实际热阻的一致性表明了所采用的仿真计算方法的可用性。利用有限元仿真对COB封装的热管理方案进行了优化分析。研究表明:相对于金属基板,陶瓷基板由于无绝缘层这一散热瓶颈,其芯片到基板的热阻值约为金属基板封装方案的1/2;而且陶瓷基板有着更大的热管理优化空间,能更好地满足大功率LED封装的散热需要。
关键词:COB封装;有限元分析;热仿真
67
|
11
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发布时间:2020-08-12
刮涂法制备聚合物薄膜太阳能电池
吴江,谢志元
2012, 33(5): 540-544. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0540
摘要:系统地研究了采用刮涂法制备聚合物薄膜太阳能电池时刮涂速度和基底温度对活性层厚度以及形貌的影响。当刮涂速度增加或者基底温度降低时,由于溶液粘度和表面张力的变化导致活性层厚度增加。与旋涂方法相比,刮涂方法制备的活性层薄膜具有更小的粗糙度和精细的相分离结构,从而减少了光伏电池的漏电流并提高了填充因子。利用刮涂方法制备的聚合物太阳能电池能量转换效率达到了4.2%。
关键词:刮涂法;聚合物太阳能电池;能量转换效率
83
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20
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发布时间:2020-08-12
利用光学微腔效应调节顶发射蓝光器件的色纯度
陈俊江
2012, 33(5): 545-548. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0545
摘要:有机电致发光器件的发光颜色与色纯度在很大程度上受材料本身的限制,而通过光学微腔效应可以从器件结构上的改变来调节色纯度。本文介绍了一种通过调节有机层厚度,从而获得高纯度单色发光器件的方法。利用这种方法制作了有机顶发射蓝光器件,器件结构为Ag/m-MTDATA/NPB/DPVBi/Alq
3
/LiF/Al/Ag)。通过调节有机层的厚度,获得了高色纯度的发光器件,正向出射的蓝光色坐标达到了(0.14,0.07)。
关键词:光学微腔;蓝光;顶发射;色纯度
82
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10
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1
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发布时间:2020-08-12
ZnO薄膜的性质对水热生长ZnO纳米线阵列的影响
徐志堃,赵东旭,孙兰兰,鄂书林,张振中,秦杰明,申德振
2012, 33(5): 549-552. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0549
摘要:用水热法在ZnO薄膜上制备了直径、密度及取向可控的ZnO纳米线阵列。ZnO薄膜是通过原子层沉积(ALD)方法制备并在不同温度下退火处理得到的,退火温度对ZnO薄膜的晶粒尺寸、结晶质量和缺陷性质有很大的影响。而ZnO薄膜的性质对随后生长的ZnO纳米线的直径、密度及取向能起到调节控制的作用。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和光致发光(PL)测试对ZnO薄膜和ZnO纳米线进行了表征。最后得到的垂直取向的ZnO纳米线阵列适合在发光二极管和太阳能电池等领域使用。
关键词:ZnO;水热法;纳米线阵列;直径;密度
81
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10
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1
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发布时间:2020-08-12
光谱分析
甲钴胺与牛血清白蛋白相互作用的光谱特性
辛建伟,马红燕,杨猛
2012, 33(5): 553-557. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0553
摘要:应用荧光光谱法、紫外吸收光谱法及共振光散射法,研究了甲钴胺 (Mecobalamin) 与牛血清白蛋白 (BSA) 之间的相互作用。在pH=7.40的三羟甲基胺基甲烷-盐酸 (Tris-HCl) 缓冲溶液中,随着甲钴胺浓度的增加,BSA的荧光强度、共振散射光强度逐渐减弱。通过计算不同温度(293,303,310 K)下的猝灭常数 (
K
sv
=5.40×10
4
,6.90×10
4
,8.00×10
4
L/mol) 及扫描紫外吸收光谱,确定了甲钴胺对牛血清白蛋白的猝灭机理为动态猝灭。测定了该反应的表观结合常数 (
K
A
=1.68×10
4
,4.34×10
4
,7.90×10
4
L/mol)和结合位点数 (
n
≈1)。利用热力学参数 (Δ
H
>0、Δ
G
<0和Δ
S
>0) 确定了分子间的作用力性质,作用力主要是疏水作用力,作用过程是自发的。同时应用同步荧光技术研究了甲钴胺对BSA构象的影响。结果表明,甲钴胺没有引起BSA构象的变化。
关键词:甲钴胺;牛血清白蛋白;荧光光谱;紫外吸收光谱;共振光散射
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发布时间:2020-08-12
荜茇宁与邻硝基苯基荧光酮的荷移反应及其测定
敖登高娃,安娜,领小,苗澍
2012, 33(5): 558-561. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0558
摘要:建立了一种测定荜茇宁的方便快捷的荷移分光光度法。荜茇宁和邻硝基苯基荧光酮在中性三酸缓冲液中发生电荷转移反应,荷移络合物在515 nm处有最大吸收,表观摩尔吸光系数为6.571×10
4
L·mol
-1
·cm
-1
。该络合物的组成是1:1,药物质量浓度在0.054 6~10.92 μg/mL范围内服从比尔定律,检出限为0.015 3 μg/mL。对反应机理进行了初步探索,并利用本方法对生物样品中的荜茇宁进行了加标回收,回收率为99.8%~100.9%,相对标准偏差(RSD)为0.90%。
关键词:电荷转移反应;邻硝基苯基荧光酮;荜茇苧;分光光度法
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发布时间:2020-08-12
贝诺酯与牛血清白蛋白位点选择性结合的分子光谱研究
张彦峥,陈芳,王亚丹,张银堂,黄菊,陈妍,冶保献,徐茂田
2012, 33(5): 562-570. DOI: 10.3788/fgxb20123305.0562
摘要:采用荧光光谱、紫外可见光谱、同步荧光光谱及三维荧光光谱等分子光谱方法,研究了生理条件下贝诺酯(BEN)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。结果表明,BEN对BSA的内源荧光有显著的猝灭作用,猝灭机理为动态猝灭,二者之间的作用力类型以疏水作用为主,BEN与BSA发生反应后,使BSA的疏水环境极性增强,疏水性减弱,荧光强度降低。测得的表观结合常数和结合位点数分别是1 050 L·mol
-1
和0.88,同时测得了焓变(Δ
H
)、熵变(Δ
S
)和自由能变(Δ
G
)等热力学参数。同步荧光和三维荧光光谱的结果表明,BEN使BSA的构象发生改变。利用荧光特异性位点探针DA和DP,通过竞争结合实验,监测BEN与BSA的结合位点,测得了位点Ⅰ和位点Ⅱ的表观结合常数分别为4 300 L·mol
-1
和21 200 L·mol
-1
,表明BEN与BSA优先在位点Ⅱ结合。
关键词:贝诺酯;牛血清白蛋白;荧光猝灭;热力学参数;三维荧光光谱
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发布时间:2020-08-12
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