化学计量的氧化钠团簇阳离子结构的离子迁移质谱法研究（英文）

本文通过离子迁移质谱法研究了氧化钠团簇阳离子(Na_nO_m~+,n≤11)的稳定结构.质谱结果表明化学计量组成Na(Na_2O)_((n-1)/2)~+(n=3、5、7、9和11)系列是稳定的,并且NaO(Na_2O)_((n-1)/2)~+(n=5、7、9和11)系列作为二级稳定系列.为了获得这些团簇离子的结构,通过离子迁移率测量实验测定离子和氦缓冲气体之间的碰撞截面.同时计算了这些组合物优化结构的理论碰撞截面.结果表明,Na(Na_2O)_((n-1)/2)~+和NaO(Na_2O)_((n-1)/2)~+的结构除了n=9之外,其它具有相似结构框架.Na(Na_2O)_((n-1)/2)~+所有的化合键位于钠和氧之间.另一方面,NaO(Na_2O)_((n-1)/2)~+中除了Na-O键之外,还存在一个O-O氧键,表明NaO(Na_2O)_((n-1)/2)~+具有过氧化物离子(O_2~(2-))作为Na(Na_2O)_((n-1)/2)~+的氧化物离子(O~(2-))的替代物.Na(Na_2O)_((n-1)/2)~+和NaO(Na_2O)_((n-1)/2)~+两种稳定系列都是闭壳组合物.这些闭壳特征对氧化钠簇阳离子的稳定性具有强烈影响.     

砷化镓离子团簇的稳定性研究

采用全势能线性糕模轨道分子动力学方法，详细研究了砷化镓离子团簇Ga_nAs_n(n=4，5，6)的几何结构和稳定性.分别找到了这些离子团簇的最低能量结构，通过计算发现这些结构明显不同于中性团簇的基态结构.还发现离子团簇的其他稳定结构与对应的中性结构相比也有较大的结构畸变.在这些砷化镓离子团簇中，相对于砷原子而言，镓原子更容易处在帽原子的位置上. 关键词： 离子团簇 基态结构 稳定性     

离子阱质谱计及其在团簇科学中的应用

在离子阱物理和技术基础上，发展了离子阱质谱技术，并将这一高灵敏原位检测技术用于激光溅射产生并囚禁碳原子团簇离子，质量选择存储以及化学反应等研究，并报道了相关应用研究的进展和结果。     

关于氦团簇离子He^＋4的离解能和相对稳定结构

本文应用排列通道量子力学方法，对氦团族离子Ｈｅ＾＋４的四种可能构型进行了研究，发现Ｈｅ＾＋４的相对稳定结构为“Ｔ”形构型，对应Ｈｅ＾＋４→Ｈｅ＾＋３＋Ｈｅ的离解能为０．４２ｋｃａｌ／ｍｏｎ。该结果同其它作者的ａｂ ｉｎｉｔｉｏ结果相吻合。     

H+4团簇离子和它的中性团簇产物H3

报道了关于H+4团簇的实验研究结果,从H+4的分解能谱发现可能存在H3团簇.分析讨论了H+4的形成方式和可能的分解途径.     

团簇离子InxP+y激光蒸发的产生

用激光蒸发方法产生了大量In_xP⁺_y团簇离子,并在串级飞行时间质谱仪（ｔａｎｄｅｍ ＴＯＦ－ＭＳ）进行了检测。发现团簇离子的质谱强度呈现奇偶性,当簇内原子总数为奇数时为极大。对In_xP⁺_y(y=1—3)的ＤＶ－Ｘα方法的理论计算表明：其相对结合能曲线与团簇离子的形成规律是符合的。还讨论了特殊团簇离子的可能存在的“幻数”效应。 关键词：     

Ga2Asn离子团簇结构及其光电子能谱研究

利用密度泛函理论中B3LYP方法,在6-311G(d)基组上对Ga2Asn(n=1-5)阴阳离子团簇的几何结构和光电子能谱进行了系统研究.结果得到了各团簇的最稳定结构,在(Ga:Asn(n=1-5)阴阳离子团簇中,稳定性随着总原子数的增大而呈奇偶变化规律,对于(GaAsn-团簇,总原子数为奇数的团簇比原子数为偶数的团簇稳定;对于GazAsn团簇,总原子数为偶数的团簇比原子数为奇数的团簇稳定.团簇的最高占据轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级之间的能隙差随As原子数的增大而呈现奇偶交替变化规律,当As原子数为偶数时,中性团簇及其阴阳离子团簇的基本相同,当As原子数为奇数时,它们差异较大.     

H+5团簇离子及其中性团簇产物H3和H4

报道了H+5的实验结果.分析讨论了H+5的形成和分解途径.根据理论分析,以稳定的H+3为核心与一个或多个氢分子结合可能形成稳定的H+n氢团簇离子.另一方面,在高频离子源中, 有发生H+3与H2反应的条件.实验中,从高频离子源引出的离子束被静电加速器加速,然后用90°磁分析器选择质量数为5的离子,再将这些离子偏转20°,最后在20°方向测量它们的能谱.从能谱发现,在高频离子源中可能通过H+3与H2的离子-分子反应形成了H+5团簇离子;并且在H+5的分解产物中还发现可能存在H3和H4等中性团簇产物.     

H4^＋团簇离子两种结构的能量曲线计算

此文认为在一定的条件下,Ｈ４＾＋团簇可能由一个氢核与三个氢原子相互作用而形成对称性较高的平面正三角形中心结构或正四面体结构。用ＭＡＣＱＭ方法,本文计算了这两种构型的能量曲线。结果表明：平面正三角形中心结构在中心原子核与顶角原子核间距离为２．１９ａ０时,体系出现能量极小值－１．６４８４ａ．ｕ．;正四面体结构在核间距为１．９２ａ０时,体系有一能量极小值－１．７７７７ａ．ｕ．。这说明Ｈ４＾＋的这两种结构     

注入离子漂移管技术测量原子团簇结构

团簇结构测量是团簇科学研究中的一个重要课题。文章对近几年发展的注入离子漂移管技术进行了详细介绍与分析，该技术是上前测量团簇结构近似程度最高的技术，已在Ｃ，Ｓｉ，Ｇｅ及Ａｌ等原子团簇的结构研究中获得广泛应用，并取得了许多重要结果。     

Ion Mobility Spectrometry: Principles and Applications

Abstract

General principles are reviewed for ion mobility spectrometry including new methods for ion separation through field dependent mobilities in strong electric fields with high frequency asymmetric waveform. Additionally, recent advances in the instrumentation for the characterization of ion mobilities in air at ambient pressure are described and critically reviewed. Advances in instrumentation, understanding of principles of measurements by IMS, and the development of hyphenated technologies have resulted in an increase in the number of applications in recent years.     

Recent Developments in Ion Mobility Spectrometry

Abstract

The general principles and technical implementations of traditional time-of-flight ion mobility spectrometers and analyzers with field-dependent mobilities were reviewed in our last article in this journal. Recent advances in instrumentation and new applications since 2006 are highlighted in this review. In addition to traditional applications as military chemical-agent detectors, ion mobility techniques have become popular for different purposes. Though ion mobility spectrometry was solely used as vapor sensor in the past decades, further developments in ionization techniques (especially electrospray ionization) now permit its routine use for the analysis of liquid samples. The coupling of ion mobility spectrometry with selective sample preparation techniques such as molecular-imprinted polymers, coupling with chromatographic techniques, the use of dopants, and application of selective ionization sources has led to an expanded number of applications in industrial and environmental analysis with complex sample matrices due to an improved selectivity in comparison with traditional stand-alone spectrometers. Furthermore, new developments in hyphenated techniques, especially ion mobility–mass spectrometry couplings, has resulted in an increased number of new applications for the analysis of biomolecules and pharmaceutical samples and in clinical diagnostics.     

酮类有机物放电离子淌度谱研究

离子淌度谱是一种快速检测痕量挥发性有机物的高灵敏方法。在放电离子源离子淌度谱装置上,研究了八种酮类有机物的离子淌度谱。实验测量了各种离子的约化迁移率,其中丙酮、正丁酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、环己酮、苯乙酮的实验结果与前人63Ni放射源离子淌度谱相一致,而甲基异丙基酮、4-甲基-2-戊酮、环戊酮单体和二聚体离子的约化迁移率则是首次报道。实验测量的约化迁移率与离子质量线性相关,获得的对酮类有机物检测灵敏度在ng·L-1量级。     

同分异构体挥发性有机物的放电离子淌度谱研究

离子淌度谱利用大气压下不同离子在电场中的运动速度不同来达到分离离子的目的。离子在电场中的运动速度不仅与离子的质量有关,也与离子的结构有关,因此离子淌度谱可以有效地用来区分同分异构体。文章报道了用自行研制的放电离子源离子淌度谱仪对碳骨架异构、官能团类别异构和官能团位置异构的三类同分异构体进行了实验研究,得到了九种挥发性有机物的离子淌度谱,测量了各离子的约化迁移率,与前人使用神经网络理论得到的计算值相一致。实验表明这些同分异构体有机物能够在高分辨的离子淌度谱中实现分离,而且对本实验所研究的九种同分异构体有机物而言,迁移率大小符合规律：醇类<酮类<芳香类,直链<分支<环状,对位<间位<邻位。实验中使用指数稀释法对样品进行了定量分析,利用该方法得到的检测限达到ng·L-1量级。其中对官能团类别异构的同分异构体以及丁醇同分异构体的放电离子淌度谱研究均为首次报道。     

离子淌度谱和SIMPLISMA用于痕量有机化合物的检测

离子淌度谱(IMS)是检测痕量挥发性有机化合物的灵敏方法。SIMPLISMA(simpletouseinteractiveselfmodelingmixtureanalysis)是一种自模型曲线分辨方法。文章将SIMPLISMA用于DMMP,DIMP和DEMP的IMS检测和数据的处理。这些化合物的IMS谱数据经SIMPLISMA处理后,可以提取出IMS的谱特征,并去除大部分噪声的影响。经SIMPLISMA提取的IMS谱可被用于其他计算,如曲线分辨和模式识别等。     

Corona Discharge Ion Mobility Spectrometry of Ten Alcohols

利用电晕放电离子源离子迁移谱装置对十种醇类有机物的迁移谱进行了研究. 在质子化的水合氢离子为反应离子和纯净空气为迁移气体的条件下,各种醇类有机物在其离子迁移谱中都获得了不同的产物离子峰. 利用指数稀释法得到各种样品的检测限在几个pmol/L量级. 利用所得到的离子迁移谱,以硬球碰撞为模型,得到了大气压下离子-分子相互作用的多个化学物理参数,包括离子分子碰撞、扩散系数、碰撞速率常数和离子半径.     

CHCl3电子吸附速率常数的离子迁移谱

利用电晕放电离子迁移谱, 使用高纯氮气作为载气和迁移气体, 研究了电场强度在200～500 V/cm变化时CHCl₃的解离电子吸附速率常数, 得到样品所对应的电子吸附速率常数为1.26×10^-8～8.24×10^-9 cm³/(molecules s)．利用该装置测量了固定电场下,样品的电子吸附速率常数与样品浓度之间的关系．此外利用所获得的离子迁移谱图得到了不同电场强度下Cl^-与CHCl₃之间的离子分子反应速率常数.     

高场不对称波形离子迁移谱谱图峰分析方法研究

从离子运动轨迹入手,引入损耗高度,建立了高场不对称波形离子迁移谱(FAIMS)的谱图峰模型. 该模型将流场分布、离子迁移管结构、分离电压以及补偿电压等FAIMS关键参数与FAIMS谱图峰形、峰高、半高宽联系起来,得到了清晰的量化关系,与实验数据符合较好.     

非对称离子门控制方法和对离子迁移谱分辨率的改善

为了改进离子门的驱动方式,简化离子门驱动电源设计和提高离子迁移谱分辨率,通过增加一组电阻实现离子门两端的不对称供电,再对低电压端的电压进行控制实现离子门功能。分析了该方式下的两种情况对迁移管内的电场、离子迁移谱的分辨率和信噪比的影响。借助SIMION7.0对离子门两边的电场分布进行了模拟和比较,并应用数值化拉普拉斯方程的方法计算了迁移管轴线的电场数据。实验证明：相比常规迁移谱的离子门浮地驱动电源,这种驱动方法成本低,离子门电源的设计简单,能够明显提高离子迁移谱的分辨率。该方法能够应用于离子迁移谱的测量仪器或实验设备。     

一种新颖的在线监测仪器--离子流动光谱仪

离子流动光谱仪（IMS）体积小，重量轻，耗能少，价格便宜，灵敏度高，适用范围广，能用于在线分析，是一种前景广阔的监测仪器。但有关的报道在国内却很少，本文介绍了它的基本原理、仪器构造、特点，局限性以及与色谱和质谱的连用，向小型化发展的方向。从德国光谱化学与应用光谱学研究所在此方面所作的工作讨论了离子流动光谱仪在爆炸物监控、化学武器鉴定、毒品稽查以及在线工业分析和环境监测中的应用。