氟吲哚質量解析臨界游離光譜研究

方騰毅

指導教授 ： 游靜惠

國立清華大學/理學院/化學系/碩士(2008年)

摘要

本篇論文中，我們應用了高解析度共振雙光子游離(R2PI)光譜術與質量解析臨界游離(MATI)光譜術來在真空下以分子束的方式來探討4-氟吲哚、5-氟吲哚、6-氟吲哚的分子特性，測量基態到第一電子激發態的躍遷能量及游離能，並紀錄了這些分子的第一電子激發態以及離子基態的振動光譜。4-氟吲哚的第一電子躍遷能為35643 ? 2 cm-1，游離能為63523 ? 5 cm-1。5-氟吲哚的第一電子躍遷能為34338 ? 2 cm-1，游離能為64326 ? 5 cm-1。6-氟吲哚的第一電子躍遷能為34980 ? 2 cm-1，而它的游離能則是63263 ? 5 cm-1。除了光譜實驗，我們也利用ab initio及DFT理論計算作為實驗的佐證及輔助光譜的標定工作，以DFT所計算出的第一電子躍遷能及游離能，皆與實驗所測得的結果十分接近，誤差皆在百分之五以內。在1C-R2PI及MATI光譜中顯示大部分較為明顯的譜峰為芳香環上的平面運動，而取代基的特性與在吲哚環上的相關位置皆會對分子的躍遷能、游離能造成影響，實驗結果顯示取代基若為拉電子基則會導致游離能上升，反之取代基若為推電子基，分子的游離能則有下降的趨勢，隨著取代基在芳香環上位向的改變，分子的游離能也會隨著增加或減少。看似相似的二個分子可以利用質量解析臨界光譜來分辨，而所測得的游離能是目前世界上最為準確的數值。使我們對這些分子的物理化學性質有更進一步的了解。

關鍵字

氟吲哚 ； 振動 ； 電子態 ； 質量解析臨界游離光譜 ； 雷射 ； 共振雙光子游離光譜

並列摘要

We applied high-resolution resonant two photon ionization and mass analyzed threshold ionization spectroscopy to investigate the cationic properties of 4-fluoroindole, 5-fluoroindole and 6-fluoroindole. The obtained experimental data include the first electronic transition energy (E1) and ionization energy (IE) as well as the active vibrations in the electronically excited S1 and cationic ground D0 states. The E1 and IE of 4-fluoroindole are determined to be 35643 ? 2 cm-1 and 63523 ? 5 cm-1, whereas those of 5-fluoroindole are 34338 ? 2 cm-1 and 64326 ? 5 cm-1, 6-fluoroindole are 34980 ? 2 cm-1 and 63263 ? 5 cm-1, respectively. We also performed ab initio and density functional theory calculations to support our experimental findings. Analysis of our experimental results shows that most of the active modes of 4-, 5-, 6-fluoroindole in the S1 and D0 states are related to in-plane vibrations of the aromatic bicyclic ring.

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