二色性

二色性包括圓二色性，線性二色性和磁性圓二色。

圓二色性（英語：Circular dichroism, 縮寫：CD）是涉及圓偏振光的二色性，即左旋光的和右旋光的差分吸收。

線性二色性（英語：Linear dichroism，簡稱LD）是主要用於研究分子功能和結構的光譜技術。LD可以通過平行或垂直於一個取向方向軸的光吸收的差異測得。LD的測量基於光和物質之間的相互作用，是電磁光譜的一種形式，如今主要套用在研究生物高分子（如DNA）及人工合成的聚合物方面。

磁性圓二色性（英語：Magnetic Circular Dichroism）指材料在強磁場作用下，電子躍遷到不同的激發態。這些激發態對左旋和右旋圓極化光吸收是不同的，使材料出現磁性圓二色的性質。

基本介紹

• 中文名：二色性
• 外文名：dichroism
• 類型：一種現象

圓二色性

圓二色性（英語：Circular dichroism, 縮寫：CD）是涉及圓偏振光的二色性，即左旋光的和右旋光的差分吸收。左旋圓（LHC）的和右旋圓（RHC）的偏振光表示一個光子的兩種可能的自旋角動量狀態，因此圓形二色性也被稱為自旋角動量的二色性。這種現象在19世紀上半葉被讓-巴蒂斯特·畢奧(Jean-Baptiste Biot)，奧古斯丁·菲涅耳(Augustin Fresnel)和艾梅·克頓（Aime Cotton）發現。它在光學活性手性分子的吸收帶中被顯示。CD光譜學在許多不同領域中具有廣泛的套用。最值得注意的是，使用UVCD來研究蛋白質的二級結構。UV/可見光CD被用於研究電荷轉移躍遷。近紅外CD被用於通過探測過渡金屬的d→d躍遷來研究分子的幾何和電子結構。振動圓二色性，其使用來自紅外能量區的光，被用於小有機分子的結構研究，並且最近被用於研究蛋白質和DNA。

物理原理

一般而言，生物分子大多都具有手征性，也就是說它們在結構上有其他分子式相同但結構式不同的對映異構體(分為L型和D型)，除此之外它們在光學特徵上也有所差異。

通常光源在未經特殊處理前，其偏振方向通常是呈各種方向散射，經過起偏器偏振化後，光波會變為偏振方向單一的光波（稱為線性偏振光）。當此平面偏振光通過手征性生物分子後，會分成左旋和右旋兩道圓偏振光，最後再經過一道偏光鏡使其重合為一線性偏光。

由於手征性生物分子結構上的影響，而使得左旋與右旋圓偏振光在折射率上有所差異，因此在重合後會產生附加的相位差，從而使得射出的合成線偏光在角度上產生偏轉。

因為生物分子皆會在某一特殊光波長下有吸收光，它們除了對左旋與右旋的吸收度不同外，振幅也不同。因此隨著時間的，左、右旋兩道圓偏光重合後的行進方式將由原來的圓型變為橢圓型。由行進速度不同振幅也不同的左、右旋圓偏光疊加重合後所產生的不再是線性偏振光，而是橢圓偏振光，這種特性即稱為圓二色性。

線性二色性

線性二色性（英語：Linear dichroism，簡稱LD）是主要用於研究分子功能和結構的光譜技術。LD可以通過平行或垂直於一個取向方向軸的光吸收的差異測得。LD的測量基於光和物質之間的相互作用，是電磁光譜的一種形式，如今主要套用在研究生物高分子（如DNA）及人工合成的聚合物方面。

基本原理

LD是使用線性偏振光，即被偏振（極化）僅在一個方向上波動的光。光產生的波由僅在一個面內振動的電場向量，使光以典型的正弦曲線形式傳播通過空間。通過使用平行和垂直於分子取向方向的偏振光，可以測量某一個一維的分子相對於其他分子多吸收了多少能量，為實驗主義者提供了信息。

磁性圓二色

磁性圓二色性（英語：Magnetic Circular Dichroism）指材料在強磁場作用下，電子躍遷到不同的激發態。這些激發態對左旋和右旋圓極化光吸收是不同的，使材料出現磁性圓二色的性質。

1930年開始磁性圓二色性的研究；當時發展磁光在吸收帶外的轉動理論；把理論延伸到磁性圓二色性，但也沒有很大的進展；直到1960年，許多人研究磁性圓二色性的吸收譜；包括溶液中穩定分子，固體，氣體以及不穩定的分子等。1970年後；磁性圓二色譜儀已廣泛用到科研方面；如卟啉和酞箐等的研究等。

要注意區分圓二色性和磁性圓二色性；首先二者的物理機制不同；圓二色性是由於材料分子的螺旋結構造成左和右圓極化光的吸收不同；而磁性圓二色性是由於材料在強磁場下，不同激發態對左，右圓極化光的吸收不同。在儀器要求方面，二者有許多重疊之處；但圓二色性的儀器一般選在紫外段；而磁性圓二色性則選在近紅外；300-2000nm區段。

磁性圓二色性是能用來觀察電子的基態和激發態的電子結構的光學技術；也是吸收譜儀的一種強有力的補充手段。它可以觀察到普通光吸收譜很難看到的電子躍遷；能研究順磁性和系統中電子對稱性等。