磁性圆二色

磁性圆二色 (MCD) 是左右圆偏振光（LCP 和 RCP）的差异吸收，由平行于光传播方向的强磁场在样品中引起。 MCD 测量可以检测到在传统光学吸收光谱中太弱而无法看到的跃迁，并且它可以用于区分重叠跃迁。 顺磁系统是常见的分析物，因为它们近乎退化的磁子能级提供了随场强和样品温度而变化的强 MCD 强度。 MCD 信号还提供了对所研究系统电子能级对称性的洞察，例如金属离子位点。

法拉第首先表明，纵向磁场（光传播方向的场）可以在物质中诱发光学活动（法拉第效应）。 MCD 的发展真正开始于 1930 年代，当时制定了吸收带外区域的 MOR（磁旋光色散）的量子力学理论。 此后不久，该理论的扩展包括吸收区域中的 MCD 和 MOR 效应，这被称为“反常色散”。 然而，直到 1960 年代初，人们几乎没有努力将 MCD 改进为现代光谱技术。 从那时起，对各种样品的 MCD 光谱进行了大量研究，包括溶液中、各向同性固体中和气相中的稳定分子，以及惰性气体基质中截留的不稳定分子。 最近，MCD 在研究重要的生物学系统（包括金属酶和含金属中心的蛋白质）方面发现了有用的应用。

在自然旋光中，LCP光与RCP光的差异是由分子（即手性分子）的不对称性造成的。 由于分子的手性，LCP 光的吸收将不同于 RCP 光。 然而，在存在磁场的 MCD 中，LCP 和 RCP 不再与吸收介质等效地相互作用。 因此，磁性光学活性和分子立体化学之间没有预期的直接关系，因为它存在于自然光学活性中。 因此，天然 CD 比不严格要求目标分子具有手性的 MCD 更为罕见。

尽管在仪器的要求和使用方面有很多重叠，普通 CD 仪器通常针对在大约 170–300 nm 的紫外线下操作进行了优化，而 MCD 仪器通常需要在可见光至近红外（大约 300–2000 nm）下操作 纳米。 导致 MCD 的物理过程与 CD 的物理过程有本质的不同。 然而，与 CD 一样，它依赖于左手和右手圆偏振光的不同吸收。 如果所研究的样品在该波长处具有光吸收，则 MCD 将仅存在于给定波长处。 这明显不同于旋光色散 (ORD) 的相关现象，后者可以在远离任何吸收带的波长处观察到。

MCD 信号 ΔA 是通过 LCP 和 RCP 光的吸收导出的

Δ A = A − − A + A − + A + {displaystyle Delta A={frac {A_{-}-A_{+}}{A_{-}+A_{+}}}}

该信号通常表示为波长 λ、温度 T 或磁场 H 的函数。MCD 光谱仪可以沿同一光路同时测量吸光度和 ΔA。 这消除了在此之前出现的多次测量或不同仪器引入的误差。下面显示的 MCD 光谱仪示例以发射单色光波的光源开始。

该波通过 Rochon 棱镜线性偏振器，它将入射波分成两束线性偏振 90 度的光束。 两束光遵循不同的路径——一束（非常光束）直接传播到光电倍增管（PMT），另一束（普通光束）通过与普通光束方向成 45 度角的光弹性调制器（PEM） 射线偏振。 异常光束的 PMT 检测输入光束的光强度。 调整 PEM 以引起普通光束的两个正交分量之一的交替正负 1/4 波长偏移。 这种调制在调制周期的峰值处将线性偏振光转换为圆偏振光。 线性偏振光可以分解成两个圆形分量，强度表示为 I 0 = 1 2 ( I − + I + ) {displaystyle I_{0}={frac {1}{2}}(I_{- }+我_{+})}

PEM 将延迟线性偏振光的一个分量，其时间依赖性使另一个分量提前 1/4 λ（因此，四分之一波偏移）。