太赫茲（THz）輻射是一種新型的遠(yuǎn)紅外相干輻射源，近年來在生物大分子研究中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在生物分子的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)特性等方面有著巨大的應(yīng)用潛力。 本文結(jié)合THz 光譜的特點，介紹了利用THz 光譜對蛋白質(zhì)、糖類及DNA 等生物大分子的探索研究，以及應(yīng)用THz 技術(shù)測定水環(huán)境與生物分子的相互作用。 探討了該技術(shù)在生物領(lǐng)域應(yīng)用中有待解決的問題及發(fā)展前景。

　　在碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸等生物分子的研究分析中，光譜學(xué)發(fā)揮著非常重要的作用。 太赫茲 （THz）輻射是指頻率在 0.1~10THz （波長在30μm~3mm） 之間的電磁波，其波段位于微波和紅外光之間。 由于長期缺少有效的產(chǎn)生和探測技術(shù)，THz 波段曾一度被稱作“THz 空隙”。 近十幾年來超快激光技術(shù)和半導(dǎo)體材料科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展為THz 脈沖的產(chǎn)生提供了穩(wěn)定、可靠的激發(fā)光源，促進(jìn)了THz 輻射在光譜學(xué)和成像技術(shù)方面的應(yīng)用。 相比于紫外可見吸收光譜、傅里葉變換紅外光譜、圓二色譜、X 射線成像分析等傳統(tǒng)技術(shù)，THz 光譜有其獨特的優(yōu)勢：（1）光譜的特征吸收：許多分子之間弱的相互作用（氫鍵、范德華力等）、生物大分子的骨架振動、偶極子的旋轉(zhuǎn)和振動躍遷以及晶體中晶格的低頻振動吸收正好處于THz 頻帶范圍，并且THz光譜技術(shù)對探測物質(zhì)結(jié)構(gòu)存在的微小差異和變化非常靈敏，具有反映化合物結(jié)構(gòu)的指紋特征，因此THz 光譜技術(shù)在分析和研究生物大分子方面有著廣闊的前景［1］ 。（2）低能性：THz 電磁輻射的光子能量低，只有毫電子伏特，不會因為電離而破壞生物分子，因而是一種安全有效的無損檢測方法［2］ 。（3）高靈敏度：THz脈沖的典型脈寬在皮秒量級，不但可以對生物樣品進(jìn)行時間分辨研究，而且可以有效地抑制遠(yuǎn)紅外背景輻射噪音的干擾，輻射強(qiáng)度測量的信噪比和探測靈敏度遠(yuǎn)高于傅里葉變換紅外光譜。（4）寬帶性：THz 脈沖源通常只包含若干個周期的電磁振蕩，單個脈沖的頻帶可以覆蓋GHz至幾十THz的范圍，便于在大的范圍里分析物質(zhì)的光譜性質(zhì)。（5）相干性：THz時域光譜技術(shù) （THz-TDS） 的相干測量技術(shù)能夠直接測量THz電場的振幅和相，可以方便地提取樣品的折射率、吸收系數(shù)。 此外，THz 對生物分子中的水非常敏感，因此可以用于分析生物分子與水的相互作用。 THz 光譜在生物分子的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)特性等方面有著重要的應(yīng)用價值。 利用THz 技術(shù)可以獲得這些生物分子在THz 波段的光學(xué)常數(shù)，進(jìn)而可以研究它們的光譜特征。 國內(nèi)外研究者已經(jīng)利用THz 光譜對DNA、蛋白質(zhì)和糖類等生物分子的探索研究。 本文主要綜述了近年來THz光譜在生物領(lǐng)域中的應(yīng)用及進(jìn)展.

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