50、振动圆二色性（VCD）技术：原理、应用与未来发展

振动圆二色性（VCD）技术：原理、应用与未来发展

1. 引言

振动圆二色性（VCD）是振动光学活性（VOA）的两种主要形式之一，另一种是振动拉曼光学活性（ROA）。20世纪70年代初，随着一系列关键技术的发展，ROA和VCD相继被发现。对于VCD而言，固态电子学、锁相放大器、液氮冷却的半导体探测器以及红外偏振调制器等技术的出现，使得实验能够实现稳定的电子控制、背景限制的红外辐射检测以及高频偏振调制。而ROA的关键发展则包括氩离子激光器、冷却光电倍增管探测器和光子计数电子学。

近年来，VOA光谱的理论解释和模拟取得了显著进展。早期的方法依赖于各种VCD和ROA强度模型，但预测能力有限。20世纪80年代，无需依赖近似模型的VCD和ROA计算理论和方法得以发展。如今，借助更强大的计算机和软件，VCD和ROA可以对中等大小的分子进行高精度模拟。

2. VCD和ROA的定义

VCD和ROA都是通过分子的振动跃迁来探测手性分子立体化学结构的手性光谱学方法。它们都定义为分子对左旋和右旋圆偏振（RCP）辐射的振动光谱差异。

2.1 VCD的定义

VCD是传统圆二色性从紫外和可见光区域的电子跃迁扩展到主要发生振动跃迁的红外和近红外区域。对于从基电子态的第零振动子能级到第一振动子能级的跃迁，VCD定义为左旋圆偏振（LCP）和RCP红外辐射吸收度的差异，用公式表示为：
[
\Delta A(\tilde{\nu}) = A_L(\tilde{\nu}) - A_R(\tilde{\nu})
]
其中，(\tilde{\nu})表示波数。

2.2 ROA的定义