分子拉曼峰强中的电子结构信息与激发振动态共振的研究

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拉曼光谱是研究分子结构的有效手段。拉曼峰强隐含着电子与原子核相互作用的丰富信息。本论文重点以拉曼峰强为分析对象,用由拉曼峰强求取分子键极化率的方法,对吸附在电极表面的分子中的电子行为进行了研究。并提出了一个从拉曼峰强求取键极化率了解拉曼激发虚态电子结构的思路。用表面增强拉曼散射(SERS)实验方法,结合分子简正振动分析与键极化率理论,对单配位异硫氰酸合铬(III)络合物在银电极表面的吸附构型和表面增强机制进行了研究。结果表明,单配位异硫氰酸合铬络合物在银电极表面存在Ag---〈S=C=N-〉-Cr与Cr-|S--C≡N|---Ag两种吸附方式。对分子键极化率和键力常数的比较分析说明,决定化学键级次(谱峰频率)和化学键极化率(峰强)的电子来源不同,并且推测出电荷转移机制是此体系产生增强的原因。运用SERS实验方法,从2-氨基-1-丁醇分子中C-H键的不同振动模式拉曼峰强比值随电极电位的变化出发,对其在金和银电极表面的吸附情况进行了研究。结果表明,随电位变化,2-氨基-1-丁醇分子吸附构象发生了内旋转。而且分子构象变化过程中电磁和电荷转移机制均对表面增强起作用,前者是主要是电磁场对-CH2和-CH3基团的作用,后者主要是由于电荷沿着Ag(Au)-N-C-C-O骨架的转移。以2-氨基吡啶分子在514.5 nm和632.8 nm激发下的拉曼光谱为研究对象,通过分子键极化率和键电子密度的对比,研究了拉曼散射过程中激发虚态的电子结构。结果表明处于拉曼激发虚态的分子,其键上的电子会向分子边缘(C-H和N-H键)扩散。这为我们进一步研究激发虚态的性质提供了新的思路和线索。分子高激发振动态,由于非线性作用使得体系变得不可积,以致用量子力学方法研究困难。我们则运用非绝热相关技术、近似守恒量子数、庞加莱截面和李雅普诺夫指数等半经典方法,对具有双重共振的氰化氘(DCN)分子高激发振动态进行了理论上的研究。发现Dixon凹陷现象是共振的重要特征之一。并从整个能级范围对共振形式进行了指认,明确了共振的重叠是导致体系出现混沌现象的内因。
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