氨与甲醇混合团簇的多光子电离质谱及从头算研究

用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对氨与甲醇混合团簇进行了研究.在脉冲激光波长分别为266nm,355nm和532nm条件下,仅在355nm作用下观测到团簇离子.主要的电离产物为质子化的(CH3OH)n(NH3)mH (n=0~6,m=0~4)混合团簇离子,且各个序列的离子强度随m的增大而减小.经分析,氨与甲醇混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因.不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程.应用量化计算,构造了质量数较小的几个团簇离子的可能的空间几何构型,发现二元团簇离子(CH3OH)n(NH3)mH 是以NH4 作为内核离子,再通过氢键与其它分子组合而构成团簇离子.     

基于多光子电离的乙醇团簇飞行时间质谱研究

YAG脉冲激光倍频输出的532 nm和355 nm激光对脉冲分子束超声膨胀产生的中性乙醇团簇进行了电离,通过飞行时间质谱测量发现355 nm激光可对其实现3光子共振电离,观测到质子化的团簇离子序列(CH3CH2OH)nH+和 (CH3CH2OH)n (H2O)H+,其中(CH3CH2OH)3H+具有幻数结构.结合密度泛函理论中的B3LYP杂化方法加6-31G++基组水平上的计算,对质子化乙醇离子的结构及稳定性进行了推测,并讨论了乙醇团簇电离后的质子转移反应生成质子化团簇的机理.而对于另一个水合质子化团簇序列(CH3CH2OH)n(H2O)H+,由于溶剂化的影响只在较大尺寸时才出现.     

激光作用下甲醇团簇多光子电离质谱研究

YAG脉冲激光的三倍频输出(355 nm)3光子共振电离由脉冲分子束超声膨胀产生的甲醇团簇,观测到质子化的团簇离子序列(CH3OH)nH (n=1~15),其中n=1~3的团簇离子强度明显大于其他尺寸的团簇离子,而n>3的强度随n的增大依次减小,且这种强度分布特征与电离激光相对于脉冲分子束的延时无关,同时对团簇离子的产生受实验条件的影响作了探讨。结合密度泛函密度泛函理论中的B3LYP杂化方法加6-31G 基组水平上的计算,推测了质子化甲醇离子的结构及稳定性,并讨论了甲醇团簇电离后的质子转移反应生成质子化团簇的机理。而对于另一个水合质子化团簇序列H (H2O)(CH3OH)n,由于溶剂化的影响只在较大尺寸时才出现。     

激光溅射Ni等离子体与气相CH3OH团簇的反应

用激光溅射 分子束技术研究了气相中Ni的等离子体与甲醇分子团簇的反应 .观察到Ni+ (CH3 OH) n、NiO+ (CH3 OH) n、H+ (CH3 OH) n、H3 O+ (CH3 OH) n 四个种类的团簇正离子和CH3 O-(CH3 OH) n(n≤ 2 5 )一种团簇负离子 .详细考察了激光烧蚀等离子体作用于脉冲分子束的不同位置时 ,对团簇产物种类和团簇尺寸大小的影响 .发现NiO+ (CH3 OH) n 是由Ni+ (CH3 OH) n 团簇内的脱甲烷反应生成的 ,而H+ (CH3 OH) n、H3 O+ (CH3 OH) n主要是激光等离子体中的电子与甲醇团簇碰撞电离产生的     

氨/乙醇混合团簇多光子电离质谱

用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对氨与乙醇混合团簇进行了研究。在脉冲激光波长分别为266,355nm和532nm条件下,仅在355nm作用下观测到团簇离子。主要的电离产物为质子化的（C2H5OH）n（NH3）mH＋（n=0—3,m=0—4）混合团簇离子,且各个序列的离子强度随m的增大而减小。经分析,氨与乙醇混合团簇电离后团簇离子发生内部质子化转移反应是形成质子化团簇离子的主要原因。不同尺寸团簇离子信号强度随电离激光光强变化的光强指数曲线显示,团簇均发生四光子电离过程。通过理论计算得到其中性和离子团簇的稳定结构,解离能,解离通道。并证实团簇发生电离解离时发生了团簇内质子转移反应。     

355 nm激光作用下质子化丙酮-水团簇的多光子电离质谱

为研究由氢键形成的超分子体系内的质子化构型,利用355 nm多光子电离(MPI)技术结合飞行时间质谱（TOF-MS）得到丙酮和水的系列团簇质谱.实验观察到的主要产物是质子化的丙酮水团簇.其团簇构型归纳为(CH3COCH3)n(H2O)n－2H+,(CH3COCH3)n(H2O)n－1H+和(CH3COCH3)n(H2O)nH+.利用Gaussian 98程序优化了团簇的离子态构型,通过频率验证了构型的稳定性,并给出了相关能量和零点修正能.     

甲醇－乙醚团簇的多光子电离和从头算

在355 nm波长下用激光电离飞行时间质谱装置研究了氢键团簇甲醇/乙醚混合团簇的多光子电离,飞行时间质谱仪观测到一系列质子化团簇,为了探讨质子化团簇的形成机理,在B3LYP/6-31 G(d,p)//B3LYP/6-311 G(d,p)基组水平上计算了CH30H-(C2H5)2O离子和中性团簇的稳定几何结构和解离通道和解离能,发现存在一个质子转移过程,解离产物主要为CH3O和[(C2H5)2O]H .     

乙醚-水混合团簇的多光子电离质谱及从头算

应用多光子电离技术结合飞行时间质谱仪对乙醚与水的混合团簇进行了研究,实验中观测到了多个序列的质子化团簇： (CH3CH2OCH2CH3)nH+（n=1、2…6）、(CH3CH2OCH2CH3)nH2OH+（n=1、2…4）和(CH3CH2OCH2CH3)n(H2O)2H+ （n=2、3、4）。通过对质谱的研究发现,(CH3CH2OCH2CH3)3H2OH+为幻数结构。结合从头计算理论,在B3LYP/6-31G(d)基组水平上对乙醚与水混合团簇的可能构型进行优化,得到了其稳定构型。振动频谱分析显示,团簇中最强的红外振动模式主要来自氢键中H的伸缩振动的贡献。     

多光子电离下醇类团簇中的反应

应用Nd:YAG(Spectra-Physics LAB-170)脉冲激光器输出的355nm紫外激光实现了对甲醇、乙醇及正丙醇的多光子电离,对每一种样品通过质谱技术都观测到了两个质子化团簇离子系列:(R..3OH)nH 和(R1,2,3OH)n(H2O)H (R1,2,3代表CH2、CH2CH2及CH2CH3CH2),结合在HF/STO-3G和B3LYP/6-31G 水平上的从头计算对其反应通道做了分析,发现其产生经过了团簇内部的质子转移反应及离子-分子反应,且质子主要来自于羟基上的氢离子.并结合从头算分析了(R1,2,3OH)nH 的结构,给出了幻数团簇(R1,2,3OH)3H 的构型.同时对(R1,2,3)n(H2O)H 系列只在n值较大时出现做了相应的解释.     

乙腈和氨水团簇的激光电离实验研究

在355nm激光波长下应用多光子电离和分子束技术研究了乙腈和氨水的混合团簇,所得的团簇离子以(CH3CN) n、(CH3CN)nNH 3和(CH3CN)n(NH3) 为主,中性团簇以二元团簇(CH3CN)n(NH3)m/(CH3CN)n(NH4OH)m为主.离子产物是来源于中性的二元团簇先吸收部分激光能量解离成稳定的小团簇和碎片,然后再发生分子蒸发和电离的过程,并未发生明显的质子转移反应.     

丁酮分子的多光子电离-离解机理

研究了丁酮分子经(n0,3d)共振的多光子电离-离解机理(MPID).多光子电离-飞行时间质谱测得的主要离子产物是C2H3O+和CH3CH+2,C2H3O+的强度为CH3CH+2的2～5倍,还有少量C2H+2,C2H+3和CH+3离子,未见到母体离子.主要离子产物的分质量多光了电离谱结构相似,而各离子产物的光强指数不同.实验结果说明丁酮分子的多光子电离-离解机理符合母体离子阶梯模型,文中用梯开关模型对主要产物离子的产生机理进行了解释.     

A1等离子体与甲醇团簇的反应

利用激光烧蚀-分子束法(LA-MB)对激光烧蚀金属铝靶产生的Al等离子体与脉冲分子束超声膨胀产生的(CH3OH)n团簇在气相条件下的反应进行了研究.烧蚀激光相对于脉冲分子束之间的延时不同,观测到团簇离子序列及团簇尺寸的变化,反映出脉冲分子束状态对反应条件及激光烧蚀等离子体状态的影响.在激光烧蚀发生于脉冲分子束的前段,主要反应产物为Al (CH3OH)n,但团簇尺寸较小;在烧蚀发生于脉冲分子束的中段,主要产物为H (CH3OH)n,团簇尺寸增大,强度减弱;在烧蚀发生于脉冲分子束的后段,观测到尺寸更大的水合质子化团簇H (H2O)m(CH3OH)n.结合团簇离子速度分布的特征,对团簇的产生机理进行了讨论.     

410～355 nm内四甲基硅的多光子解离和电离研究

利用平行板电极装置研究了四甲基硅在410～378 nm内的MPI光谱;利用TOF质谱仪研究了该分子在402～371 nm内若干个波长点处的TOF质谱;利用四极质谱装置研究了它在355 nm处的MPI质谱.测得了355 nm下Si(CH3)+n(n=1,2,3,4)及Si+的激光光强指数,以及其信号强度占总信号强度的分支比随光强的变化关系.据此,讨论了该分子MPI过程的可能通道,得出了Si+主要来自于母体分子的多光子解离-硅原子的电离、Si(CH3)+n(n=1,2,3)主要来自于Si(CH3)n(n=1,2,3)的自电离、Si(CH3)+4来自于母体分子的(3+1)电离的结论.     

乙胺分子的多光子电离过程质谱研究

报道了乙胺分子在４４０～４７５ｎｍ波长范围内多光子电离（ＭＰＩ）质谱（ＭＳ）研究结果。碎片离子主要由母体离子碎裂模式产生。母体离子ＣＨ３ＣＨ２Ｎ＋·Ｈ２由经３ｓ里德堡态的（２＋２）共振多光子电离产生后，大部分发生β键断裂，形成ＣＨ２＝Ｎ＋Ｈ２离子，还有一部分再吸收一个光子，通过Ｃ－Ｈ（ＣＨ２）键的断裂产生了ＣＨ３ＣＨ＝Ｎ＋Ｈ２离子。ＣＨ３ＣＨ＝Ｎ＋Ｈ２和ＣＨ２＝Ｎ＋Ｈ２离子最容易发生的碎裂过程是脱去氢分子，分别产生Ｃ２Ｈ４Ｎ＋（分子式）离子和ＣＨ≡Ｎ＋Ｈ离子。     

Cu~+、Ag~+、Au~+与乙硫醇的气相化学反应

利用激光溅射 分子束的技术 ,结合反射飞行时间质谱计 ,研究了Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇的气相化学反应。结果显示这三种金属离子与 (CH3 CH2 SH) n 反应形成一系列团簇离子M+(CH3 CH2 SH) n,且团簇离子尺寸不一样。Ag+、Au+与乙硫醇的反应还生成了 (CH3 CH2 SH) +n ,由此推测Cu+、Ag+、Au+与乙硫醇团簇的反应存在两种通道 ,一种通道是生成M+(CH3 CH2 SH) n,另一种是生成 (CH3 CH2 SH) +n 。Cu+、Au+与乙硫醇的反应还生成了M+(H2 S) (M =Cu、Au) ,但是实验中没有观察到Ag+(H2 S) ,理论计算表明Ag+(H2 S)很不稳定。另外 ,分析产物离子M+(CH3 CH2 SH) n 的强度发现 ,n =1～ 2之间存在明显的强度突变现象     

苯酚-水团簇C_6H_5OH(H_2O)_n(n=1-6)结构与电子性质的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论,在B3LYP/6-31+G(d, p)基组水平上对苯酚-水团簇C_6H_5OH(H_2O)_n(n=1-6)的可能构型进行全优化,得到了团簇的稳定结构;在B3LYP/6-311++G(d, p)基组水平上计算得到了各团簇构型的总能量和结合能,结果显示,在团簇尺寸较小(n≤5)时,团簇C_6H_5OH(H_2O)_n的最稳定结构为平面的环状结构,团簇尺寸较大(n5)时,团簇C_6H_5OH(H_2O)_n的最稳定结构为三维立体结构.通过对团簇结合能的二阶差分、最高占据轨道与最低空轨道之间的能隙、费米能级和电离能的分析发现,团簇C_6H_5OH(H_2O)_2的最低能量结构具有较高的稳定性,可能具有幻数结构.     

在超声分子束下气相四甲基硅分子的多光子解离与电离

采用超声分子束技术，以飞行时间质谱仪，在４１０～３７１ｎｍ内着重检测了不同波长、不同能量的激光对气相Ｓｉ（ＣＨ３）４分子多光子电离（ＭＰＩ）飞行时间（ＴＯＦ）质谱产物分布的影响。根据实验结果，对Ｓｉ（ＣＨ３）４分子多光子解离电离可能经历的通道和反应机理进行了讨论。     

Tabletop nucleosynthesis driven by cluster Coulomb explosion

Coulomb explosion of completely ionized (CH4)n, (NH3)n, and (H2O)n clusters will drive tabletop nuclear reactions of protons with 12C6+, 14N7+, and 16O8+ nuclei, extending the realm of nuclear reactions driven by ultraintense laser-heterocluster interaction. The realization for nucleosynthesis in exploding cluster beams requires complete electron stripping from the clusters (at laser intensities I(M) > or = 10(19) W cm(-2)), the utilization of nanodroplets of radius 300-700 A for vertical ionization, and the attainment of the highest energies for the nuclei (i.e., approximately 30 MeV for heavy nuclei and approximately 3 MeV for protons).