高分辨寬帶和頻振動光譜(high-resolution broadband sum frequency generation vibrational spectroscopy, HR-BB-SFG-VS)是研究界面分子間相互作用的前沿光譜技術。最近，中國科學院化學研究所分子反應動力學國家重點實驗室在國家自然科學基金委重大儀器研制項目的支持下，成功研制了具有亞波數(shù)分辨(<1cm-1)的界面和頻振動光譜系統(tǒng)。

　　該儀器最終測試指標達到或優(yōu)于最初的設計參數(shù)。其飛秒紅外脈沖的半高寬大于250波數(shù)，可一次性覆蓋400波數(shù)以上的紅外區(qū)間，光譜分辨率達到0.4個波數(shù)，優(yōu)于國際上已報道的同類型設備參數(shù)，比傳統(tǒng)飛秒寬帶和頻光譜10-20波數(shù)的光譜分辨率有極大的提高。該儀器可用于測量氣液界面、氣固界面、超分子手性界面、生物膜界面的分子振動光譜、分子取向結構和動力學。

　　鞘脂類分子是細胞質膜的重要組成部分。Ca2+與鞘磷脂的相互作用一直是生命科學中備受關注的研究課題。研究人員使用研制成功的高分辨寬帶和頻振動光譜研究了氣/液界面Ca2+對鞘磷脂（egg sphingomyelin, ESM）單分子膜的結構和取向的影響，提出了Ca2+與ESM相互作用的分子機理（如圖），為深入理解神經細胞信號傳導的分子機理及生物體內電解質對神經傳導影響的機制提供了實驗依據(jù)。該工作是世界上首次用高分辨寬帶和頻振動光譜研究磷脂體系，展示了該技術研究復雜體系的能力。相關研究成果近期發(fā)表在Biophysical Journal, Volume 112, Issue 10,2017, p2173–2183上，被編輯推薦為Featured Article。

　　圖：高分辨和頻光譜實物圖(a)，高分辨和頻振動光譜研究鈣離子與鞘磷脂相互作用(b)，鈣離子與鞘磷脂之間相互作用機理圖(c)。