高分辨宽带和频振动光谱(high-resolution broadband sum frequency generation vibrational spectroscopy, HR-BB-SFG-VS)是研究界面分子间相互作用的前沿光谱技术。最近，中国科学院化学研究所分子反应动力学国家重点实验室在国家自然科学基金委重大仪器研制项目的支持下，成功研制了具有亚波数分辨(<1cm-1)的界面和频振动光谱系统。
该仪器最终测试指标达到或优于最初的设计参数。其飞秒红外脉冲的半高宽大于250波数，可一次性覆盖400波数以上的红外区间，光谱分辨率达到0.4个波数，优于国际上已报道的同类型设备参数，比传统飞秒宽带和频光谱10-20波数的光谱分辨率有极大的提高。该仪器可用于测量气液界面、气固界面、超分子手性界面、生物膜界面的分子振动光谱、分子取向结构和动力学。
鞘脂类分子是细胞质膜的重要组成部分。Ca2+与鞘磷脂的相互作用一直是生命科学中备受关注的研究课题。研究人员使用研制成功的高分辨宽带和频振动光谱研究了气/液界面Ca2+对鞘磷脂（egg sphingomyelin, ESM）单分子膜的结构和取向的影响，提出了Ca2+与ESM相互作用的分子机理（如图），为深入理解神经细胞信号传导的分子机理及生物体内电解质对神经传导影响的机制提供了实验依据。该工作是世界上首次用高分辨宽带和频振动光谱研究磷脂体系，展示了该技术研究复杂体系的能力。相关研究成果近期发表在Biophysical Journal, Volume 112, Issue 10,2017, p2173–2183上，被编辑推荐为Featured Article。
图：高分辨和频光谱实物图(a)，高分辨和频振动光谱研究钙离子与鞘磷脂相互作用(b)，钙离子与鞘磷脂之间相互作用机理图(c)。
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