О СТАБИЛЬНОСТИ НАНОКЛАСТЕРОВ ЭТАНОЛА В КРИОМАТРИЦЕ АЗОТА
Проведенные ранее исследования процессов реконденсации молекул этанола из криоматрицы азота на подложку обнаружили, что состояние молекул этанола в матрице не является устойчивым. Незначительное повышение температуры твердого азота, задолго до его сублимации, приводит к изменениям колебательного спектра двухкомпонентной пленки этанол-азот. В данной статье представлены результаты исследования данного явления. Измерения проведены в интервале температур от Т=12К до Т=40 К при начальном вакууме в камере не хуже 10-8 Тор. Концентрация этанола в азоте составляла от 0,5% до 3%. В основе методики получения информации о состоянии молекул этанола в матрице азота лежит анализ амплитуд поглощения полос, соответствующих колебаниям молекулы этанола в несвязанном состоянии. В частности, измерялась амплитуда поглощения деформационного д(ОН)– колебания на частоте н=1259 см-1 , которое является признаком присутствия в рассматриваемом объекте мономеров или димеров этанола в anti-конформном состоянии.
На основе анализа спектров отражения делается вывод, что в матрице азота содержатся полиагрегаты этанола, образовавшиеся в процессе конденсации смеси азота и этанола. Часть молекул этанола, формирующих полиагрегаты, не объединены по водородным связям с соседними молекулами, образуя в приповерхностной зоне кластеров совокупность квази-свободных молекул этанола с соответствующими этим состояниям полосами поглощения. Повышение температуры матрицы приводит к уменьшению амплитуды поглощения на частоте н=1259 см-1 , что можно объяснить процессом anti-gouch конверсии с соответствующим уменьшением концентрации anti-составляющей. Это подтверждает одновременное уменьшение амплитуды поглощения этанола на частоте н=1028 см-1, которое относится к колебаниям anti-конформов этанола, т. е. наблюдаемое уменьшение амплитуды поглощения является проявлением уменьшения числа anti-конформных состояний молекулы этанола.
PACS: 61.50.-fСтруктура кристаллов; 78.30-jИнфракрасные и Рамановские спектры; 68.35.RhФазовые переходы и критические явления
Ключевые слова: реконденсаты, полиагрегат, мономер, димер, криоматрица, ИК-спектр, этанол, криоконденсат, anti-gouch-конверсия
ABOUT STABILITY OF ETHANOL NANOCLUSTERS IN NITROGEN CRYOMATRIX
Drobyshev A, Aldiyarov A, Katpaeva K, Korshikov E, Kurnosov V, Sokolov D
Earlier investigations of recondensation of ethanol molecules from nitrogen cryomatrix on the substrate showed that the state of ethanol molecules in the matrix is not stable. Slight increase of temperature of solid nitrogen, long before its sublimation, leads to changes of vibrational spectrum of two-component ethanol-nitrogen films. This article presents the results of a study of this phenomenon. Measurements in the temperature range from T=12 K to T= 40 K were carried out with initial vacuum in the chamber not less than2Ч10-8 Tor. Concentration of ethanol in nitrogen ranged from 0.5% to 3%. Analysis of amplitudes of absorption bands corresponding to vibrations of molecule of ethanol in the unbounded state is the basis of methodology of obtaining information about status of ethanol molecules in the N2-matrix. In particular, amplitude of absorption of deformation д(OH)-vibrations at the frequency н=1259 cm-1 was measured, which indicates the presence in this object of monomers or dimers of ethanol in anti-conformal conditions.
On the basis of analysis of reflection spectra, it is concluded that nitrogen matrix contains ethanol polyaggregates formed during condensation of nitrogen and ethanol mixture. Part of ethanol molecules which form polyaggregates are not bonded by hydrogen bonds with neighboring molecules. They are forming at near-surface zone of cluster the set of quasi-free ethanol molecules with absorption bands corresponding to these states. Increase of matrix temperature reduces amplitude of absorption at the frequency н = 1259 cm-1, which can be explained by the process of anti-gouch conversion with a corresponding decrease in the concentration of anti-component. This confirms the simultaneous decrease in the amplitude of absorption of ethanol at the frequency н=1028 cm-1, which refers to vibrationsof anti-conformer of ethanol, i. e observed decrease in the amplitude of absorption is a manifestation of reduction of number of anti-conformal states of ethanol molecules.
PACS: 61.50.-f Structure of crystals; 78.30-j Infrared and Raman spectra; 68.35.Rh Phase transitions and critical phenomena
Keywords: recondensation, polyaggregates, monomer, dimer, cryomatrix, IR spectrum, ethanol, cryocondensates, anti-gouch conversion
