Quang phổ là gì? Các nghiên cứu khoa học về Quang phổ

Để sử dụng hiệu quả bức xạ ánh sáng mặt trời hoặc ánh sáng trong nhà, chúng tôi đã tìm kiếm một quang xúc tác có độ phản ứng cao dưới ánh sáng nhìn thấy. Các màng và bột của TiO_2-xN_x đã cho thấy sự cải thiện so với điôxít titan (TiO₂) dưới ánh sáng nhìn thấy (bước sóng < 500 nanômét) trong hấp thụ quang học và hoạt tính quang xúc tác như phân hủy methylene blue và acetaldehyde dạng khí, cũng như tính kỵ nước của bề mặt màng. Nitơ bổ sung vào các vị trí thay thế của TiO₂ đã chứng tỏ là rất cần thiết để làm hẹp khoảng cách vùng và tăng cường hoạt tính quang xúc tác, như được đánh giá bởi các tính toán nguyên lý đầu tiên và quang phổ xạ tia X.

Việc phát hiện quang học và phân tích quang phổ của các phân tử đơn lẻ và các hạt nano đơn đã được thực hiện ở nhiệt độ phòng thông qua việc sử dụng tán xạ Raman cường cường độ bề mặt. Các hạt nano colloidal bạc đơn lẻ đã được sàng lọc từ một quần thể lớn không đồng nhất dựa trên các đặc tính phụ thuộc kích thước đặc biệt và sau đó được sử dụng để khuếch đại các dấu hiệu quang phổ của các phân tử hấp phụ. Đối với các phân tử đơn lẻ rhodamine 6G hấp phụ trên các hạt nano đã chọn, các hệ số khuếch đại Raman nội tại đạt mức từ 10¹⁴ đến 10¹⁵, lớn hơn nhiều so với các giá trị trung bình của quần thể thu được từ các phép đo thông thường. Sự khuếch đại to lớn này dẫn tới các tín hiệu dao động Raman có cường độ mạnh hơn và ổn định hơn so với huỳnh quang của phân tử đơn.

Các hằng số quang học của germanium vô định hình được xác định cho các năng lượng photon từ 0.08 đến 1.6 eV. Từ 0.08 đến 0.5 eV, sự hấp thụ là do các chuyển tiếp bảo toàn k của lỗ giữa các dải giá trị như trong tinh thể p-type; sự tách spin-orbit được tìm thấy là 0.20 và 0.21 eV trong các mẫu không xử lý nhiệt và đã xử lý nhiệt tương ứng. Khối lượng hiệu dụng của các lỗ trong ba dải là 0.49 m (tương ứng là 0.43 m); 0.04 m, và 0.08 m. Một dải hấp thụ được quan sát thấy dưới bờ hấp thụ chính (tại 300 °K, tối đa của dải này là 0.86 eV); sự hấp thụ trong dải này gia tăng khi nhiệt độ tăng. Dải này được cho là do các exciton bị gắn với các chất chấp nhận trung tính, và có thể đây chính là những chất đóng vai trò quyết định trong các thuộc tính vận chuyển và được cho là liên quan đến các khoảng trống. Bờ hấp thụ có dạng: ω²ϵ₂∼(hω−E_g)² (E_g = 0.88 eV tại 300 °K). Điều này gợi ý rằng các chuyển tiếp quang học bảo toàn năng lượng nhưng không bảo toàn véctơ k, và rằng mật độ trạng thái gần các cực dải có sự phụ thuộc cùng một cách vào năng lượng như trong germanium tinh thể. Một lý thuyết đơn giản mô tả tình huống này đã được đề xuất, và việc so sánh nó với các kết quả thực nghiệm dẫn đến một ước lượng về sự định tâm của các hàm sóng dải dẫn.

Một phương pháp kiểm tra đất DTPA đã được phát triển để nhận diện các loại đất gần trung tính và đất vôi có hàm lượng Zn, Fe, Mn, hoặc Cu không đủ cho năng suất cây trồng tối đa. Chất triết suất gồm 0.005M DTPA (axit diethylenetriaminepentaacetic), 0.1M triethanolamine, và 0.01M CaCl₂, với pH là 7.3. Phương pháp kiểm tra đất bao gồm việc lắc 10 g đất khô không khí với 20 ml chất triết suất trong 2 giờ. Dung dịch được lọc, và hàm lượng Zn, Fe, Mn, và Cu được đo lường trong dung dịch lọc bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử.

Phương pháp kiểm tra đất đã phân biệt thành công 77 loại đất ở Colorado dựa trên sự phản ứng của cây trồng với phân bón kẽm, sắt và mangan. Mức độ dinh dưỡng quan trọng phải được xác định riêng biệt cho từng loại cây trồng sử dụng quy trình tiêu chuẩn hóa cho việc chuẩn bị đất, nghiền và triết suất. Các mức độ quan trọng cho ngô sử dụng quy trình báo cáo trong nghiên cứu này là: 0.8 ppm cho Zn, 4.5 ppm cho Fe, tạm thời 1.0 ppm cho Mn, và 0.2 ppm cho Cu.

Việc phát triển phương pháp kiểm tra đất một phần dựa trên các cân nhắc lý thuyết. Chất triết suất được đệm tại pH 7.30 và chứa CaCl₂ để cân bằng với CaCO₃ tại mức CO₂ cao hơn khoảng 10 lần so với mức trong không khí. Nhờ đó, chất triết suất tránh việc hòa tan CaCO₃ và phát thải các dưỡng chất bị mắc kẹt thường không có sẵn cho cây trồng. DTPA được chọn làm chất tạo phức vì có khả năng hiệu quả chiết xuất cả bốn kim loại vi lượng. Các yếu tố như pH, nồng độ chất tạo phức, thời gian lắc, và nhiệt độ triết suất ảnh hưởng đến lượng vi lượng được chiết xuất và được điều chỉnh để đạt hiệu quả tối đa.

Một lớp bề mặt vô định hình trên các hạt nano titanium dioxide tạo ra các trạng thái điện tử cho phép kích thích quang với bước sóng dài hơn.

Trong 57 chủ thể bình thường (tuổi từ 20-60 tuổi), chúng tôi đã phân tích sự dao động tự phát theo nhịp giữa các khoảng R-R trong tư thế nằm kiểm soát, nghiêng đứng 90 độ, thở có kiểm soát (n = 16) và ức chế thụ thể beta-adrenergic cấp tính (n = 10) và mạn tính (n = 12). Phân tích tự động bằng máy tính đã cung cấp mật độ quang phổ công suất tự hồi quy, cũng như số lượng và công suất tương đối của các thành phần riêng lẻ. Mật độ quang phổ công suất của độ biến thiên khoảng R-R chứa hai thành phần chính: một tần số cao khoảng 0,25 Hz và một tần số thấp khoảng 0,1 Hz, với tỷ lệ tần số thấp: cao được chuẩn hóa là 3,6 +/- 0,7. Khi nghiêng, thành phần tần số thấp trở nên chiếm ưu thế (90 +/- 1%) với tỷ lệ tần số thấp: cao là 21 +/- 4. Ức chế thụ thể beta-adrenergic cấp tính (0,2 mg/kg propranolol IV) đã làm tăng độ biến thiên ở trạng thái nghỉ và làm giảm đáng kể sự gia tăng của tần số thấp và tỷ lệ tần số thấp: cao do nghiêng gây ra. Ức chế thụ thể beta-adrenergic mạn tính (0,6 mg/kg propranolol bằng đường uống, ba lần/ngày) đã giảm tần số thấp và tăng tần số cao ở trạng thái nghỉ, đồng thời hạn chế sự gia tăng tỷ lệ tần số thấp: cao do nghiêng gây ra. Thở có kiểm soát đã khiến tăng rõ rệt thành phần tần số cao ở trạng thái nghỉ, với sự giảm của thành phần tần số thấp và tỷ lệ tần số thấp: cao (0,7 +/- 0,1); trong quá trình nghiêng, sự gia tăng tỷ lệ tần số thấp: cao (8,3 +/- 1,6) nhỏ hơn đáng kể. Trong bảy chủ thể bổ sung mà áp lực động mạch có độ chính xác cao được ghi lại, sự biến thiên của khoảng R-R và áp lực động mạch đã được kiểm tra ở trạng thái nghỉ và trong quá trình nghiêng. Hơn nữa, mật độ quang phổ công suất của độ biến thiên áp lực động mạch chứa hai thành phần chính, với tỷ lệ tần số thấp: cao ở trạng thái nghỉ là 2,8 +/- 0,7, tỷ lệ này trở thành 17 +/- 5 khi nghiêng. Các thành phần mật độ quang phổ công suất này tương tự về mặt số học với những gì quan sát thấy ở độ biến thiên R-R. Do đó, các nghiên cứu xâm lấn và không xâm lấn đã cung cấp kết quả tương tự. Thông tin trực tiếp hơn về vai trò của các dây thần kinh giao cảm trên độ biến thiên R-R và áp lực động mạch được thu được từ một nhóm thí nghiệm trên chó tỉnh trước và sau khi thực hiện phẫu thuật đoạn bỏ tĩnh mạch hai bên. Trong điều kiện kiểm soát, tần số cao là thành phần chủ yếu và tần số thấp rất nhỏ hoặc không có, do sự chiếm ưu thế của giai điệu phó giao cảm. Trong một sự giảm 9% áp lực động mạch đạt được bằng nitroglycerin IV, có một sự gia tăng đáng kể của tần số thấp, là kết quả của sự kích hoạt giao cảm phản xạ. (TÓM TẮT ĐÃ BỊ CẮT NGẮT TẠI 400 TỪ)

Việc sử dụng huỳnh quang diệp lục để giám sát hiệu suất quang hợp trong tảo và thực vật hiện đã trở nên phổ biến. Bài đánh giá này xem xét cách các thông số huỳnh quang có thể được sử dụng để đánh giá những thay đổi trong hóa học quang học của hệ quang hợp II (PSII), dòng điện tử tuyến tính và sự đồng hóa CO₂ trong vivo, đồng thời đưa ra cơ sở lý thuyết cho việc sử dụng các thông số huỳnh quang cụ thể. Mặc dù các thông số huỳnh quang có thể được đo dễ dàng, nhưng có thể gặp nhiều vấn đề tiềm ẩn khi ứng dụng chúng để dự đoán sự thay đổi trong hiệu suất quang hợp. Đặc biệt, việc xem xét các vấn đề liên quan đến ước tính chính xác hiệu suất hoạt động của PSII được đo bằng huỳnh quang và mối quan hệ của nó với tốc độ dòng điện tử tuyến tính và sự đồng hóa CO₂ được đề cập. Các vai trò của sự dập tắt quang hóa và phi quang hóa trong xác định sự thay đổi hiệu suất hoạt động của PSII cũng được khám phá. Cuối cùng, ứng dụng của chụp ảnh huỳnh quang vào nghiên cứu độ không đồng đều của quang hợp và sàng lọc nhanh số lượng lớn thực vật gây xáo trộn quang hợp và trao đổi chất liên quan cũng được xem xét.

Các vật liệu cacbon nitride graphitic polymeric (để đơn giản: g‐C₃N₄) đã thu hút rất nhiều sự chú ý trong những năm gần đây do sự tương đồng với graphene. Chúng chỉ bao gồm C, N và một chút hàm lượng H. Trái ngược với graphene, g‐C₃N₄ là một chất bán dẫn băng trung bình và trong vai trò đó là một chất xúc tác quang và hóa học hiệu quả cho nhiều loại phản ứng. Trong bài tổng quan này, chúng tôi mô tả "hóa học polymer" của cấu trúc này, cách vị trí băng và khoảng băng có thể thay đổi thông qua việc pha tạp và đồng trùng hợp, và cách chất rắn hữu cơ có thể được kết cấu để trở thành một chất xúc tác dị thể hiệu quả. g‐C₃N₄ và các sửa đổi của nó có độ ổn định nhiệt và hóa học cao và có thể xúc tác cho một số "phản ứng đáng mơ ước", như quang hóa phân tách nước, các phản ứng oxi hóa nhẹ và chọn lọc, và - với vai trò là một giá đỡ xúc tác đồng tác động - các phản ứng hiđro hóa siêu hoạt. Do cacbon nitride không chứa kim loại, nó cũng chịu được các nhóm chức năng và do đó phù hợp cho các ứng dụng đa mục đích trong chuyển đổi sinh khối và hóa học bền vững.

Quang phổ kinh tế lá (LES) cung cấp một khuôn khổ hữu ích để xem xét các chiến lược loài được định hình bởi lịch sử tiến hóa của chúng. Tuy nhiên, quang phổ đó, như đã được mô tả ban đầu, chỉ đề cập đến hai nguồn tài nguyên chính (carbon và dinh dưỡng) và một trong ba cơ quan thực vật quan trọng về mặt kinh tế. Ở đây, tôi đánh giá xem liệu ý tưởng về quang phổ kinh tế có thể được mở rộng một cách tổng quát đến nước – nguồn tài nguyên thứ ba – thân, rễ và toàn bộ cây, cũng như ở các quy mô cá nhân, cộng đồng và hệ sinh thái. Giả thuyết tổng thể của tôi là sự lựa chọn mạnh mẽ dọc theo các trục đánh đổi thuộc tính, kết hợp với các ràng buộc sinh lý, dẫn đến sự hội tụ cho bất kỳ nhóm nào theo một chiến lược đồng đều nhanh, trung bình hoặc chậm (tức là các tốc độ thu nhận và xử lý tài nguyên) cho tất cả các cơ quan và tất cả các nguồn tài nguyên.