Стабильность нанокластеров воды в криоматрице азота.Азот криоматрицасындағы судың нанокластерлерінің тұрақтылығы жөнінде.

  • V. Kurnosov НИИЭТФ, Казахский национальный университет им. Аль-Фараби
  • K. Katpayeva
  • D. Sokolov

Аннотация

Исследованы двухкомпонентные пленки Вода-Азот на предмет стабильности нанокластеров воды в криоматрице азота. На основании анализа спектров отражения образцов, образующихся приконденсации смеси вода-азот, мы предполагаем, что матрица азота содержит полиагрегаты воды. Эти молекулы воды, которые образуют полиагрегаты не соединены водородными связями с соседними молекулами, и образуют множество квазисвободных молекул воды с соответствующими полосами поглощения в приповерхностном зоне кластеров. Повышение температуры матрицы уменьшает амплитуду поглощения в этих диапазонах. Измерения проводились в диапазоне температур от 12 К до 40 К при давлении в камере ниже 2 × 10-8 Торр. Концентрация воды в азоте в диапазоне от 0,5% до 3%. Методика получения информации о состоянии воды в N2- матрице на основе анализа амплитуды полос поглощения, соответствующих колебаний свободных молекул воды, что указывает на присутствие мономеров и / или димеров воды.

Азот криоматрицасындағы судың нанокластерлерінің тұрақтылығын зерттеу үшін Су-Азот қоскомпонентті үлдір қолданылды. Алынған спектрлерді талдау барысында, біздің болжауымызша, су- азот қоспасы конденсациялану барысында, азот криоматрицасында судың полиагрегаттары пайда болады. Суды құрайтын бұл полиагрегатты бөлігі қөрші молекулалармен сутектік байланыспен байланыспайды, олар беттік аумақта квази- еркін су молекулаларымен жиынтықта болып, сол күйге лайықты жұтылу жолақтарын береді. Матрицадағы температураның өсуі зерттеу аралығындағы жұтылу амплитудасының төмендеуіне әкеледі. Өлшеулер 12К мен 40 К аралығында, камерадағы қысым 2 × 10-8 Торр дан аз болғанда жүргізілді.Судың азоттағы шоғырлануы 0,5% бен 3% аумағында. Судың азот матрицасындағы күйі жайлы ақпарат алу методикасы негізінде, судың еркін тербелісін сипаттайтын жұтылу жолақтарының амплитудасында жатыр, сәйкесінше ол бізге судың мономерлері мен димерлерінің бар болғанын растайды.

Литература

1 Thiel M., Becker E., Pimentel G. Infrared studies of hydrogen bonding of water by the matrix isolation technique//J. Chem. Phys. – 1957. – Vol.27. – Р. 486.

2 Perchard J.P. Anharmonicity and hydrogen bonding II – A near infrared study of water trapped in nitrogen matrix// Chem. Phys. – 2001. – Vol.266. – P.109.

3 Burton E.F. and Oliver W.F. The crystals structure of ice at low temperature//Nature. – 1935. – Vol.135. – Р. 505.

4 Petrenko V.F. and Whitworth R.W. Physics of Ice.//Oxford University Press, New York – 1999. – Р. 262.

5 Debenedetti P.J. One substance, two liquids // Nature. – 1998. – Vol. 392. – Р. 127-129.

6 Angell C.A. Formation of Glasses from Liquids and Biopolymers // Science. – 1995. – Vol. 267. – Р. 35-47.

7 Jenniskens, P., Blake, D. F. Liquid water in the domain of cubic crystalline ice Ic // J. Chem. Phys. – 1997. – V.107, № 4. – P. 1232-1241.

8 Larsen R., Zielke Ph., and Suhm M. Hydrogen-bonded OH stretching modes of methanol clusters: A combined IR and Raman isotopomer study // J. Chem. Phys. – 2007. – Vol.126. – Р. 194307.

9 Wasserman T., Suhm M. Ethanol monomers and dimers revisited: A Raman study of conformational preferences and argon nanocoating effects // The Journal of Chemical Physics. – 2010. – Vol. 114. – Р. 8223.

10 Aldiyarov, A.; Aryutkina, M.; Drobyshev, A. IR spectroscopy of ethanol in nitrogen cryomartices with different concentration ratios // Low Temp. Phys. – 2011. – Vol.37. – Р. 524.

11 Drobyshev A, Aldiyarov A, Katpaeva K, Korshikov E, Kurnosov V, Sokolov D. Metastability of ethanol nanoclusters in nitrogen cryomatrix // Low Temp. Phys. – 2013. – Vol.39. – P. 11.

12 Tursi A.J. and Nixon E.R. Matrix-isolation study of the Water Dimer in Solid Nitrogen// J. Chem. Phys. – 1970. – Vol.52. – Р. 1521.

13 Hirabayashi Sh. and Koichi M. T. Yamada. Infrared spectra of water clusters in krypton and xenon matrices// J. Chem. Phys. – 2005. – Vol.122. – P.244501.

14 Hirabayashi Sh., Ohno K., and Yamada K. Infrared spectra of the water-nitrogen complexes (H2O)2-(N2)n(n=1-4) in argon matrices// J. Chem. Phys. – 2005. – Vol.122. – P.194506.

15 Manzhelii V. G., Freiman Y. A. Physics of Cryocrystals // AIP, New York – 1997.
Как цитировать
KURNOSOV, V.; KATPAYEVA, K.; SOKOLOV, D.. Стабильность нанокластеров воды в криоматрице азота.Азот криоматрицасындағы судың нанокластерлерінің тұрақтылығы жөнінде.. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 48, n. 1, p. 23-28, may 2014. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/24>. Дата доступа: 04 mar. 2021
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Ключевые слова

: криоматрица азота, вода, полиагрегаты воды; мономеры; димеры; ИК-спектр; азот криоматрицасындағы; су; судың полиагрегаттары; ИК-спектр; мономерлері; димерлер;

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.