摘要：荧光探针在这些年来逐渐成为探测生命体系中金属离子的一种重要工具。锌离子是继铁离子之后，广泛存在于人身体的细胞和内环境中的第二种很重要的微量元素。其参与了人体中绝大多数的新陈代谢过程，比如人体免疫功能、细胞组织的修复、细胞的生长与分裂以及神经递质的传递等。可见锌离子荧光探针的设计工作即将成为生物学和医学的关注重点。我们在本次实验中主要研究一种探针分子，让锌离子与该探针分子相结合，记录相关数据并且分析他们结合前与结合之后的物理结构和光学性质的改变。实验开始时，我们需要构建探针分子以及结合锌离子（Zn2+）之后的锌离子配合物的初始几何构型。然后通过密度泛函理论（DFT）对结合锌离子（Zn2+）前后的探针分子进行几何优化及频率分析，使得分子结构达到稳定状态，从而研究分子的部分轨道能及能隙值。最后，基于其优化完成的构型，借助于含时密度泛函理论完成对与锌离子结合前后的分子吸收光谱和发射光谱的计算，最终完善地探寻出有无锌离子时荧光探针分子的吸收光谱和发射光谱的改变。

关键词：荧光探针；锌离子；密度泛函理论；含时密度泛函理论

目录

摘要

Abstact

1 引言-1

1.1 锌离子-1

1.1.1 锌离子的介绍-1

1.1.2 锌离子的探测-1

1.2 荧光探针-2

1.2.1 荧光探针的介绍-2

1.2.2 荧光探针的作用机制-4

1.2.3 Zn2+荧光探针的发展展望-5

1.3 本论文的工作-6

2 设计方案-6

2.1设计流程-6

2.2分子设计-6

2.3绘制分子构型-7

2.4构型优化-8

2.5计算吸收光谱-11

2.6计算发射光谱-13

3 结果与讨论-14

3.1几何优化-14

3.2轨道能-16

3.3吸收光谱-17

3.4发射光谱-19

4 结论-21

参考文献-22

致谢-25