紅外電吸收光譜學
新型光譜技術的發展在自然科學中非常重要,因為它可以作為闡明自然現象背後的機制和規則的新工具。化學鍵和反應性等分子的基本性質受到靜電相互作用的深刻影響,並且通過觀察分子對施加的外部電場的響應來闡明這些相互作用是重要的。已經使用紫外 - 可見吸收和熒光光譜廣泛地進行了這種類型的實驗(斯塔克光譜),而僅有少數振動光譜研究。

我們藉由結合色散紅外光譜儀和交流耦合放大器系統開發了紅外電吸收光譜儀,並成功在2001年檢測出1,2-二氯乙烷小至10-7的ΔA信號[1]。這是一種新技術,不僅可以提供振動激發態的電子特性信息(如紫外可見區域所示),還可以提供電場對分子結構的影響[2]。使用該裝置,我們成功地在室溫下檢測有機液體分子的IR電吸收信號。

偏振極化產生ΔA信號並提供有關永久偶極矩的信息。目前為止,已經用N-甲基乙酰胺[3],液晶(5CB)[4],對硝基苯胺/乙腈[5]和1-羥基丙酮[6]檢測到溶液中的締合結構。偏振極化信號源自由外部電場誘導的極性分子的各向異性分佈。偏振極化信號可與其他信號分離,因為當IR光的電場矢量與施加的電場矢量之間的角度設定為54.7時,它會從ΔA光譜中消失。

電場改變化學平衡,並且分子數的變化被檢測為ΔA光譜的變化[1,6,7]。由於永久偶極矩和施加的電場之間的相互作用引起的額外能量解釋了這種效應。我們的實驗室正在分析電場對化學平衡的影響。

[1] H.Hiramatsu, C.Kato, H.Hamaguchi, Chem. Phys. Lett. 2001, 347, 403-409.
[2] H.Hiramatsu, H.Hamaguchi, Appl. Spectrosc. 2004, 58, 355-366.
[3] H.Hiramatsu, H.Hamaguchi, Chem. Phys. Lett. 2002, 361, 457-464.
[4] Y.-K.Min, H.Hiramatsu, H.Hamaguchi, Chem. Lett. 2002, 68-69;
[5] S.Shigeto, H.Hiramatsu, H.Hamaguchi, J. Phys. Chem. A 2006, 110, 3738-3743.
[6] H.Hiramatsu, Chem. Phys. Lett. 2019, 714, 18-23.
[7] S.H.Chen, H.Hiramatsu, J. Phys. Chem. B, 2019, 123, 10663-10671.


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