氨基酸的太赫兹光谱研究

我们详细研究了多晶氨基酸 L-丝氨酸和 L-半胱氨酸在波数 20 至 120 cm⁻¹、温度 4 至 300 K 范围内的温度依赖太赫兹光谱。尽管这两种氨基酸的结构非常相似，仅在半胱氨酸的侧链中有一个硫原子代替了丝氨酸中的氧原子，但它们的激发谱却截然不同。显然，振动动力学强烈依赖于半胱氨酸形成硫-氢键的能力。此外，半胱氨酸在接近 80 K 时经历有序-无序型相变，并在我们的太赫兹结果中伴随异常。随着温度升高，清晰的振动激发表现出显著的本征频率移动和伴随的谱线展宽，导致模式部分重叠。有趣的是，几种模式完全失去了其偶极强度，在环境条件下无法观测。通过将近期结果与已发表的利用太赫兹、拉曼和中子散射技术的研究工作以及从头算模拟进行比较，我们旨在对结果进行一致分析，将特定的本征频率归属于不同的集体晶格模式。我们证明，太赫兹光谱可用于微调模型计算的参数，并作为某些氨基酸的指纹特性。此外，我们分析了两种化合物的温度依赖热容，并检测到与晶体固体的标准德拜行为相比，在低温下存在强烈的过剩热容，这表明存在软激发和低频处声子态密度的显著增强。