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近年来,氢键团簇的研究越来越受到人们的重视。氢键作为分子间的相互作用力在很多科学问题中扮演着很重要的角色。溶解、能量转移和化学反应都离不开氢键的作用。特别是在生物分子中包含大量的氢键,通过氢键发生的质子转移是许多生命现象的基本过程。研究氢键团簇可以使我们从一个相对简单的体系来深入了解这些过程。
随着工业的发展和社会的进步,环境污染问题日趋严重,这给人们的日常生活和身体健康带来严峻的挑战。苯作为众多的环境污染物之一,能对人的身体造成极大的伤害,近年来已得到了人们的广泛研究。
本论文中,作者通过激光、分子束和飞行时间质谱并结合从头算理论对甲醇/乙醇/水的三元混合团簇及苯团簇的多光子电离作了系统的研究。
(1)利用多光子电离与飞行时闻质谱技术,在355nm激光作用下电离苯与甲醇、乙醇、水的混合团簇,探测得到了醇/水的匿簇离子信号,没有苯的团簇及其碎片离子。经分析认为其为五个序列的质子化团簇离子:(CH3CH2OH)nH+,(CH3OH)(H2O)(CH3CH2OH)nH+,(CH3OH)(CH3CH2OH)nH+,(H2O)2(CH3CH2OH)nH+和(H2O)(CH3OH2)nH+。以其中的团簇离子为例讨论了激光强度和激光延时不同对团簇信号的影响。分析认为质子化团簇离子的产生主要是由于团簇电离后发生团簇内质子转移反应,并给出了质子转移的可能通道。
(2)在实验中改变不同的实验条件,发现激光波长、强度、激光对脉冲阀开启的延时都对团簇信号产生影响,而且通过改变这些条件已经掌握了它们是如何影响信号的。发现激光能量过大或过小,激光相对于脉冲阀开启延时的不同作用于脉冲分子束的不同位置,延时过大或过小都不利于团簇离子的产生。
(3)在相同的实验条件下用波长为248nm激光电离样品时没有发现醇和水的三元混合团簇离子生成,观测到大量的苯的团簇离子信号(C6H6)+n(n=1~5)。通过理论计算得到不同计算水平下(C6H6)+的稳定构型及相应的结构参数,并给出了在RB3LYP/6-31+G(d)水平下的主要振动频率及振动图像。理论计算得到苯的团簇离子(C6H6)2+的稳定构型,并计算了这几种构型的相互作用能。