CnD-m簇离子的结构特性和形成动力学研究

对较小碳原子簇负离子Ｃ－ｎ结构的研究是从直链向单环乃至双环构型发展的．氢原子在碳原子簇中起着电子给予体的作用［１,２］．但以往的研究未发现碳原子数的奇偶性和氢原子数目对簇离子构型的影响．我们以激光溅射氘代蒽样品,产生了丰富的碳／氢团簇负离子ＣｎＤ－ｍ...     

碳原子簇的结构与质谱的关联（Ⅱ）

根据出现在质谱中的各种大小的碳原子簇的相对丰度,分析了由激光产生的碳原子簇离子的统计分布,研究了这些统计分布与碳原子簇结构的关联。研究结果表明：相同构型的原子簇的相对丰度可以由同一条对数正态分布曲线来描述,由此能够获得碳原子簇构型的变化情况。质谱中分布曲线的数目对应于具有不同构型或不同结构稳定性的原子簇的数目。如果某些簇离子的谱峰明显地高出分布曲线,它们的结构应特别稳定,其成簇原子数就是所谓的“奇幻数”（ｍａｇｉｃｎｕｍｂｅｒ）,例如在石墨质谱中的Ｃ＿（６０）就属于这种情况。原子簇的统计分布还与它们的生成过程有关,由此可能揭示出原子簇的产生机理。     

碳原子簇的结构与质谱关联

在自制的仪器上以脉冲激光蒸发和电离单质碳样品,可以产生各种大小的碳原子簇正负离子。这些原子簇的飞行时间质谱可以直接与Hückel规则、Euler定理等相关联。而由此分析得出,随着碳原子簇的增大,它们所经历的各种基本几何构型的转化。     

C_(90-150)~+的质谱与结构分析

近年来,随着Smalley等发现C_(60),根据其在质谱中的突出信号强度推论它具有足球形的完美空心构型,并进而认为所有n>30的碳原子簇都具有由五边形和六边形构成的多面体封闭构型以来,对碳原子簇结构的兴趣、认识与研究都发展得很快。然而,目前的研究手段仍以质谱为主,而且基本上局限于n≤80的碳原子簇,对于更高核的碳原子簇的几何构型,还仅限于理论推测。     

含氢碳原子团簇的初步研究

介绍直接用激光溅射芳香化合物固态样品产生的含氢磷原子团簇离子（C_nH~＋_m），并用飞行时间质谱仪研究了其组成和结构．实验发现，在低质量区（n＝32－56）得到了具有奇偶碳原子数的含氢磷原子簇，而在高质量区（n＞100）除了得到纯碳原子簇以外，还得到了含氢碳原子簇．根据对实验结果的分析提出了两种结构模型：对低质量区的团簇，其结构为芳香基团与富勒烯笼状框架的复合体；对高质量区的团簇，其结构为蜗牛形与圆柱形的复合体．     

激光产生的碳原子簇负离子及其质谱研究(II)

近年来,尽管碳原子簇的合成与研究已成为非常热门的课题,但是对其负离子的研究却相对冷落了一些.两年多前,我们以激光在高真空中直接轰击单质碳样品的方式,产生了n≤441的C_n~-并通过对其质谱的分析确定了它们从链状至环状构型的转化.最近,我们又以同样方式产生了成簇原子数高于100的碳原子簇负离子,记录了它们的飞行时间质谱. 本实验选用的样品是光谱纯的碳粉,直接压入样品托座中的小坑.仪器的构造已有另文详细介绍,实验时仪器的主要工作参数与参考文献[1] 中描述的基本相同,只是激光束     

固体碳的一种新形态——富勒烯

一富勒烯(Fullerene)的发现人类对碳元素的研究和应用亘古至今,源远流长。人们熟知碳有两种同素异形体——石墨和金刚石。直到80年代中期,发现了富勒烯碳原子簇,尤其是近年来,对富勒烯的结构、性质深入广泛地研究,确认碳元素还存在着第三种晶体形态,已是顺理成章了。碳原子簇的研究始于天体物理学家对宇宙尘埃形成的兴趣,为了模拟星际空间及恒星附近碳原子簇的形成过程,早在1942年O Hahn等用质谱法证实了原子簇C_n(n<15)的存在。1984年Rohlfing等用质谱仪研究在超声氦气流中以激光蒸发石墨所得产物时,发现碳可以形成n<200的C_n原子簇。当n>40时,簇中碳原子教仅为偶数,并且还发现C_(60)的质谱峰明显高     

C_nSH~±与C_nS_2~±的碰撞诱导解离研究

在自制的交叉分子-离子束串级飞行时间质谱仪上，以激光溅射的方式，产生了一系列含有一个硫原子和一个氢原子与含有两个硫原子的杂碳原子簇正负离子、经“质量门”选出单一质量的簇离子，与氮气的超声分子束交叉碰撞，然后分析其碰撞碎片．研究结果确定了这些簇离子的结构，两个杂原子分别位于碳链的两端．对碎片离子的分析还揭示了这些簇离子的主要解离通道及其与成簇碳原子数和所带电荷极性的关系，发现当成簇碳原子数较少时，簇离子中最薄弱的是S－C键，随着残链的增长，与硫原子相邻的C－C键变得更为薄弱；实验中存在着多次碰撞的机会，因而各碎片离子还有可能进一步解离．     

富烯碳原子簇的石墨层间闭合形成机理

本文提出了富烯碳原子簇的石墨层间闭合形成机理，由该机理推出的许多结果与实验事实符合很好。我们认为碳原子簇自由基的快速淬灭及其淬灭速度是富烯碳原子簇形成及其丰度的决定因素。由此得出富烯碳原子簇在给定实验条件下产生的必然性，并预言不同大小的富烯碳原子簇可以通过优化实验条件选择性地合成。     

C_πB~-的激光等离子体产生与质谱分析

随着“足球烃”C_(60)及其他“球碳烃”的发现,以及对它们奇妙的结构与化学行为的不断揭示,碳原子簇的产生与研究已成为当前化学界的一个热门课题.Smalley等最近又将C_(60)中的一个碳原子以硼原子取代,成为Lewis酸,使这方面的研究更加深入。近二年来,我们在自制的装置上对碳原子簇的结构作了较为充分的研究后,又以独特的方式产生了链状构型的C_nB~-,记录了它们的负离子质谱。     

CnSH±与CnS±2的碰撞诱导解离研究

On a home-made crossed ion-molecular beam tandem time-of-flight mass spectrometer, carbon cluster ions with two hetero-atoms, CnSH± and CnS2±, were produced from laser ablation, mass-selected, and collided with pulsed nitrogen beam. From mass analysis of the fragment ions, structures of the cluster ions were characterized as linear, with two hetero-atoms locating on both ends of the carbon chain. The experimental results also revealed the main dissociation channel of the cluster ions. According to the results, for most cluster ions studied in the experiment, the weakest bond is the C-C bond next to the sulfur atom, but in some smaller cluster ions, S-C bond is easier to break. Under the experimental condition, cluster ions may suffer multiple collisions, so fragment ions produced from stepwise dissociation process were observed.     

碳氮二元簇离子的激光产生与碰撞诱导解离研究

以脉冲激光束在高真空中溅射铁氰化钾,产生了各种组成的碳氮原子簇负离子,记录了它们的飞行时间质谱。根据这些簇离子的碰撞诱导解离研究结果,推测了它们的结构,发现它们大都具有超共轭的稳定体系,它们的构型随成簇氮原子数的增加,从一维直链向二维芳环转化。     

富勒烯负离子的自聚行为

C6。可以说是迄今发现的具有最美妙对称性的分子——60个碳原子均位于完全等价的几何位置上，而且由于形成了覆盖整个‘咏’面的大。键，结构非常稳定．最近一系列实验发现，C。。在激光的作用下还能进一步聚合饲．我们在实验中首次发现了C。。在脉冲激光溅射下自聚成的负离子，并对实验记录的质谱作了分析．1实验实验在自制的激光等离子体源飞行时间质谱计问上进行．C。。粉末压紧后以n面胶固定在样品架上．实验所用的激光波长532urn，脉宽7us．会聚后作用于样品的激光功率密度在10’－10‘W·cm－’之间．激光产生的等离子体中的正负离…     

磷与碳、硅、硼、铝形成的二元簇离子的激光产生

在自制的装置上，用高能密度的脉冲激光束在高真空中直接溅射红磷和碳、硅、硼或铝粉的混合物，通过激光等离子体反应，产生了十分丰富的XnPm±（X＝C，Si，B，Al）二元原子簇，记录了它们的飞行时间质谱．对这些簇离子组分的分析发现，它们的成键和结构因其组成元素的不同而有明显的差异，这些差异反映了它们独特的结构化学行为．     

激光溅射下原子团簇生长的非平衡动力学

在“半球模型”的基础上,在考虑了因等离子体膨胀和热辐射等引起的温度答体积的变化的情况下,进一步考虑了碳簇的链状、单环、双环、多环及富勒烯等五种结构及中性粒子与中性粒子、中性粒子与离子两种反应,计算了碳簇中性分子和离子的形成动力学及其尺寸分布。     

硅与碳、磷、硫、氧的二元簇离子的激光产生

通过在自制仪器上发生的激光等离子体反应, 产生了硅与碳、磷、硫、氧等非金属元素形成的二元原子簇离子, 记录了它们的飞行时间质谱。根据对这些簇离子的组分的分析, 认为在硅碳簇离子中碳原子形成直链, 硅原子位于链端; 硅硫簇离子中的硅原子向一维伸展, 通过硫原子桥连一起; 硅磷簇离子则主要来取多面体的构型。所有成簇硅原子的价电子在各簇离子中都充分参于成键。