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編輯推薦：
该书的编者是业内的*专家，对于刚涉足该领域的学者、领域内的专家，以及想进一步了解某一特定研究方法的人员，该书都能够提供极为专业的参考。
內容簡介：
本书介绍了动态水及生物分子动态结构的实验和理论的研究，涉及振动回波光谱交换、红外拉曼光谱、时间分辨的和频生成，以及二维红外光谱等方法，并给出了最新的实验进展和结果。全书14章，每一章都包括了对应主题的背景、研究方法细节，以及当前研究热点的分析。该书的编者是业内的*专家，对于刚涉足该领域的学者、领域内的专家，以及想进一步了解某一特定研究方法的人员，该书都能够提供极为专业的参考。
關於作者：
Michael D. Fayer，斯坦福大学化学教授，美国国家科学院院士及美国科学艺术研究院院士。1974年于加州大学伯克利分校获得化学博士学位。多年来，Fayer教授一直致力于超快非线性激光技术在复杂分子体系中的研究和应用。他的研究极大地推动了超快非线性激光技术及相干光谱技术的发展，如瞬态光栅、光子回波、红外振动回波等，其研究成果已成为业内研究快速分子进程、分子间相互作用及复杂分子体系结构等的有力工具。其著作对于现代物理化学、生物物理学和材料科学的影响至深，其分子体系动力学及分子体系交互研究方法在世界范围内通用。作者曾多次荣获各项，如由美国物理学会颁发的肖洛奖、由美国光学学会颁发的利平科特奖、由美国化学学会颁发的威尔逊奖等。
目錄
第１章 振动回波化学交换光谱 /１
內容試閱
与分子运动相关的动态时间尺度非常短。按尺寸分，分子可以小至水分子，大至蛋白质与DNA。蛋白质与DNA 并非小分子，是因为它们分别由氨基酸和核苷酸构成。然而，这些构建模块本质上是小分子，而生物大分子的性质和动力学可以依赖于小分子尺寸的亚单元的运动和动态相互作用，并且如同它们的小分子成员一样，在本质上是非常快的。超快光谱学提供了研究手段，这使得在其真实发生的时间尺度上研究分子体系的极快运动成为可能。*初，超快激光光谱由于有限的激光技术被限制于可见和紫外光谱区域。数十年以来，UV/Vis超快实验，通过激发和探测分子的电子激发态，提供了非常丰富的信息。在过去的十多年里，超快红外(infrared，IR)脉冲源已变得可资利用。光谱的IR区对应着与分子振动有关的能量。振动模式是分子的机械自由度。非时间依赖的线性IR吸收光谱可以提供关于分子的大量的结构信息。中红外(midＧIR)通常被称为指纹区，因为这一区域内的振动吸收光谱对分子的结构、构象和环境都敏感。在有机化学中，振动光谱通常用于核实特定成分的存在并确定其构象。振动光谱对结构中的小差异很敏感。例如，一个结合在金色表面的全反式的长烷基链体系与具有邻位交叉缺陷的同一体系会有略微不同的光谱。立足于激光的超快IR脉冲源的出现，将极快的分子动力学的研究扩展到了对一些过程的观测，这些过程是通过其对分子振动的影响所表现出来的。此外，非线性红外光谱技术使得研究分子内和分子间相互作用，以及这些相互作用如何在极快的时间尺度上但在某些情形之下也在非常慢的时间尺度上进行演变，成为可能。为了显现利用红外实验研究分子动力学和相互作用的有效性，比较和对照NMR、IR 和UV/Vis等实验是有益的。液体中分子的NMR谱具有对结构极为灵敏的非常尖锐的谱线。一维(oneＧdimensional，１D)NMR谱的尖锐特征被二维(twoＧdimensional，２D)和多维方法，以及复杂的脉冲序列进行了扩展增强，使其成为能解析包括蛋白质在内的大分子的非常复杂的光谱细节。然而，NMR从根本上说是在缓慢的时间尺度上工作的。动力学的直接测量通常被限制在毫秒以外及更长的时间。使用线型分析，NMR可以提供快速时间尺度上的信息，但这都非常依赖于模型。与液体中分子的NMR 谱极其尖锐的特征峰相反，液体中生色团的１D UV/Vis吸收光谱通常非常宽且几乎无特征。从１D 谱中可以获得极为有限的结构信息。超快UV/Vis光谱允许直接测量在激发态势能面上进行的超快过程，如光诱导的电子转移或二苯乙烯的反式Ｇ顺式异构化。然而，除了几个特殊的生色团体系，特别是光合生色团体系之外，２DUV/Vis方法在结构动力学及分子间和分子内相互作用等细节的测量方面，只提供了有限的改进。NMR谱和UV/Vis光谱在某种意义上属于两个极限端。NMR具有非常尖锐的谱线特征，利用多维方法和脉冲序列可提供大量的结构信息，却只能直接考查在缓慢时间尺度上的动力学。UV/Vis光谱很宽且大部分时间不具特征性，却可以在超快时间尺度上提供往往都是结构细节有限的动态信息。振动光谱弥补了这个空隙。振动１D吸收光谱，在多数情形下，具有相对尖锐的谱线并可以用特定的分子功能基团给予指认。如上所述，振动光谱对结构和构象非常敏感，虽然不像NMR那么的敏感。振动实验可以在超快时间尺度上实施。一个时域振动实验的典型工作波长是一个UV/Vis实验波长的１０倍，这意味着振动实验不具有UV/Vis实验的时间分辨率。然而，时随的IR实验可以常规地在短于百飞秒的时间分辨率下进行，这就提供了足够的时间分辨率以研究大多数的分子动力学过程。振动线宽的倒数最终决定了动力学实验所必需的时间分辨率。典型的振动谱线具有小于数十波数的线宽(水的羟基伸缩是一个重要的例外)，这就把*快的动力学时间尺度设置为约１ps。中红外实验的时间分辨率比NMR所能达到的要快多个数量级。此外，振动光谱的相对尖锐的光谱特征使得其适合进行时间依赖的２D实验，这可提取大量的NMR或UV/Vis方法均无法接触到的信息。即使对本质上涉及电子激发态的物理问题，结合的时间依赖的UV/VisＧIR 实验，也可以提供直接的UV/Vis实验所不易确定的信息。例如，可以使用UV/Vis激发脉冲来发动电子传输过程，而随后的IR 探测可以观察振动光谱变化以考察其结构变化。本书所包含的篇章，讨论了一些能反映最新的超快IR振动光谱的成就和认识、实验和理论方面的主题。许多实验采用２D光谱学以获得动力学与结构信息。每一章都提供了背景、所采用方法的细节以及对一个具有当前研究兴趣的主题的阐述。一些篇章的实验只用到了IR脉冲序列，但其他篇章则结合利用了可见脉冲和红外脉冲。所介绍的实验和理论研究涵盖的主题是广泛的，如水的动力学和生物分子的动力学与结构。所采纳的研究方法包括振动回波化学交换光谱、红外Ｇ拉曼光谱、时间分辨的和频光谱，还有２D IR 光谱。实验和理论方面，都利用了IR 光脉冲的偏振性。整体而言，本书包含的内容对本领域的新人、专家和那些想了解特定的方法与研究主题的读者，都将是有益的。
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