【摘 要】
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氧元素在星际空间中的丰度较高,是组成生命分子的重要元素之一。水分子既以冰的形式被吸附在尘埃表面,又以气体的状态存在于多个源中,因此与其它分子的接触概率较大。对潜在含氧星际分子的转动光谱研究,并结合天文观测,不仅可以帮助人们了解到体系自身的性质还可以推动对生命起源、恒星演化过程以及星际分子形成机理的研究;对其与水的复合物的研究,可以推动了解类似分子体系与水的相互作用方式。在现已发现的200多个星际分
【基金项目】
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国家自然科学基金; 重庆市基础与前沿研究基金
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氧元素在星际空间中的丰度较高,是组成生命分子的重要元素之一。水分子既以冰的形式被吸附在尘埃表面,又以气体的状态存在于多个源中,因此与其它分子的接触概率较大。对潜在含氧星际分子的转动光谱研究,并结合天文观测,不仅可以帮助人们了解到体系自身的性质还可以推动对生命起源、恒星演化过程以及星际分子形成机理的研究;对其与水的复合物的研究,可以推动了解类似分子体系与水的相互作用方式。在现已发现的200多个星际分子中,有约60个含氧星际分子,其中包括醇、酮、酸、醚、酰胺类等有机化合物。目前,傅立叶变换微波光谱是实验室研究星际分子最可靠的技术,利用该技术可以得到分子的特征转动跃迁谱线。将实验与天文观测谱线进行对比是确认该分子在星际空间中存在的依据。此外,利用转动光谱还可以得到分子准确的结构、分子动力学和分子内/间非共价相互作用力等信息。本文主要对三个潜在含氧星际分子体系进行了转动光谱研究,分别为:4-羟基-2-丁酮单体及其水的复合物、2-三氟甲基丙烯酸单体及其水的复合物、1,3-噻唑烷-2-酮单体。（1）采用量子化学计算,对4-羟基-2-丁酮单体及其水的复合物进行了结构优化。结合理论预测,采用傅立叶变换微波光谱仪采集了单体及其复合物的转动光谱。光谱解析获得最稳定结构的光谱参数,推导准确的结构参数及非共价相互作用。通过分析,解释了单体与水形成复合物后的结构变化。通过对复合物各个构型的非共价相互作用力的分析,解释了复合物构型能量排序。（2）结合量子化学计算,采用傅立叶变换微波光谱仪对2-三氟甲基丙烯酸及其水的复合物进行了转动光谱研究。对单体和复合物均观测到两个稳定构象/构型。基于复合物的光谱参数计算了其部分r0结构。对单体和复合物的分子内以及分子间非共价相互作用力分别进行了分析。通过计算,得到了单体和复合物两个构象/构型之间的布居比。（3）根据量子化学计算预测,采用了傅立叶变换微波光谱仪研究了1,3-噻唑烷-2-酮单体的转动光谱。观测到了其唯一的一个构象,由于理论计算对单体转动常数的误差较小,证明单体的理论计算结构已经相当准确。采用与单体相同的理论计算方法对复合物进行了计算,并分析了单体与水的最佳作用位点和复合物各个构型的非共价相互作用力,证明复合物以构型I的形式存在的可能性较大。
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