水素結合性芳香族分子クラスター負イオンの振動分光

氢键芳香族分子簇负离子的振动光谱

• 批准号: 01J08152
• 负责人: 川俣 大志
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J08152/
• 关键词: クラスター; 負イオン; 赤外光; 振動分光; 水素結合; 芳香族

芳香族分子は水などの極性溶媒による溶媒和によって初めて負イオンとして存在することができるものが多く、その電荷分布と負電荷を保持するための水素結合ネットワーク構造に関して多くの興味が持たれている。そこで本年度も引き続き、芳香族分子-水クラスター負イオンの振動分光法を開発することを目的とした。そして、ベンゾニトリル-水から成る系に適用し、幾何構造および電荷分布の決定を試みた。振動分光に用いる赤外光、つまり3μm帯の発生には、2台のレーザーを組み合わせた差周波発生法を利用しているが、用いる波長によって赤外光への変換効率が違ってくる。また、負イオンの生成量は中性クラスターの場合と比較して非常に少ないために、より高強度な赤外光源が必要であった。したがって、今回の開発では、Nd^+:YAGレーザーの基本波(1064nm)と色素レーザー(757-810nm)とを組み合わせることで、従来の約2倍の赤外光強度を達成した。実際に適用したベンゾニトリル-水クラスター負イオンBnt(H_2O)_1^-について、振動スペクトルから以下のことがわかった。1)水分子のFree OHおよびニトリル基へのイオン性σ-水素結合に帰属されるバンドが現れた。後者はO-H変角振動の倍音とのフェルミ共鳴によって、バンドが2本に分裂し、その強度は前者の約3倍以上であった。2)ベンゼン環のC-H伸縮振動の相対強度は、Free OHとイオン性σ-水素結合OH振動の中間であり、中性および正イオンクラスターの傾向と大きく異なる。光電子分光の結果と併せると、水分子がC-N三重結合と同軸上に位置する幾何構造が支持され、余剰電荷はニトリル基の窒素原子に局在していると結論した。

Aromatic molecules は water な ど の polarity solvent に よ る solvent and に よ っ て early め て negative イ オ ン と し て exist す る こ と が で き る も の が く, そ の charge distribution と negative を keep す る た め の water element combination ネ ッ ト ワ ー ク tectonic に masato し て more く の tumblers が hold た れ て い る. そ こ で も this year led き 続 き, aromatic molecules - water ク ラ ス タ ー negative イ オ ン の vibration spectrometry を open 発 す る こ と を purpose と し た. そ し て, ベ ン ゾ ニ ト リ ル - water か ら into る に applicable し, geometric structure お よ び charge distribution の decided to try を み た. Vibration spectral に with い る red outside light, つ ま り 3 microns 帯 の 発 raw に は, two の レ ー ザ ー を group み close わ せ た difference frequency generation 発 body を using し て い る が, use い る wavelength に よ っ て red outside light へ の - in sharper rate が violations っ て く る. ま た, negative イ オ ン の generation は neutral ク ラ ス タ ー の occasions と compare し て very less に な い た め に, よ り high-strength な red outside light が necessary で あ っ た. し た が っ て, today back to の 発 で は, Nd ^ + : YAG レ ー ザ ー の basic wave (1064 nm) と pigment レ ー ザ ー (757-810 nm) と を group み close わ せ る こ と で, 従 の red outside light intensity to の about 2 times を reached し た. Be interstate に applicable し た ベ ン ゾ ニ ト リ ク ル - water ラ ス タ ー negative イ オ ン Bnt (H_2O) _1 ^ - に つ い て, vibration ス ペ ク ト ル か ら following の こ と が わ か っ た. 1) The water molecule has a <s:1> Free OHおよびニトリ へ group へ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> σ -hydrophobic binding に帰 genus されるバ されるバ ドが ドが current れた. The latter は O - H - Angle vibration の overtone と の フ ェ ル ミ resonance に よ っ て, バ ン ド が 2 split this に し, そ の strength は の about 3 times more than the former で あ っ た. 2) ベ ン ゼ ン ring の C - H stretching vibration intensity は seaborne の phase, Free OH と イ オ ン sex among sigma - water element combination OH vibration の で あ り, neutral お よ び is イ オ ン ク ラ ス タ ー の tendency と big き く different な る. Photoelectron spectroscopic の results と and せ る と, water molecules が C - N triple combination と coaxial に position す る geometric structure が support さ れ and turning charge は ニ ト リ ル base の smothering element atoms に bureau in し て い る と conclusion し た.

项目成果

Hiroshi Kawamata: "First observation of ionic π-hydrogen bonds ; vibrational spectroscopy of dihydrated naphthalene anion (Nph^-(H_2O)_2)"Chemical Physics Letters. 370(3-4). 535-541 (2003)

Hiroshi Kawamata：“离子 π-氢键的首次观察；二水合萘阴离子 (Nph^-(H_2O)_2) 的振动光谱”《化学物理快报》370(3-4) (2003)。