Investigation of Davydov splitting in the in the IR spectra of crystalline dicarboxylic acids

Abstract

У роботі вивчені колективні (коливальні) збудження в молекулярних кристалах. Оскільки відповідні молекулярні взаємодії характеризуються малим радіусом, результати дослідження важливі для вирішення проблем молекулярної і наноелектроніки. Робота містить результати дослідження резонансного (давидівського) розщеплення маятникових коливань СН2 груп в ІЧ спектрах поглинання парних гомологів кристалів дикарбонових кислот HOOC(СН2)nСООН (просторова група симетрії P21/a). За допомогою поляризаційних вимірювань ІЧ спектрів поглинання в широкому інтервалі температур (100-300 К) досліджена температурна залежність величини давидівського розщеплення серії смуг маятникових коливань метиленовим груп в спектральному діапазоні 700-1100 см– 1 для гомологів з числом атомів вуглецю n = 4-10. Проведена інтерпретація смуг серії маятникових коливань метиленових груп в ІЧ спектрах поглинання кристалів парних гомологів дикарбонових кислот. На основі теоретичного розрахунку нормальних коливань і віднесення спостережуваних смуг поглинання до коливань різного типу симетрії було показано, що серія смуг маятникових коливань в спектрах досліджуваних кислот може бути інтерпретована як коливання n − 2 метиленовим груп, пов`язаних колективною взаємодією, на відміну від випадку нормальних парафінів, для яких всі метиленові групи беруть участь у маятникових коливаннях. Проаналізовано залежність величини давидівського розщеплення від числа метиленовим груп в молекулі кислоти, і показано, що ця величина зростає пропорційно довжині метиленового ланцюга. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3601

In the present paper the collective (vibrational) excitations in molecular crystals were studied. Since the corresponding molecular interactions are characterized by a small radius, the investigation results are important for the molecular and nanoelectronics problem solving. The paper includes the investigation results of resonance (Davydov) splitting of the methylene ÑÍ2 group rocking vibrations in the IR absorption spectra of even homologues of crystalline dicarboxylic ÍÎÎÑ(ÑÍ2)nÑÎÎÍ acids (crystal space group P21/a). Temperature dependence of the Davydov splitting value for the series of rocking vibration bands of methylene groups in the spectral range 700-1100 cm–1 was investigated for homologues with the number of carbon atoms n 􀀠 4-10 using the polarized IR spectroscopy in the wide temperature range 100-300 K. Interpretation of the series of rocking vibration bands of methylene groups in the IR absorption spectra of even homologues of crystalline dicarboxylic acids is performed. Based on the theoretical calculation of normal modes and the assignment of observed absorption bands to vibrations of different symmetry types it was shown, that in the spectra of the studied acids the series of rocking vibration bands may be interpreted as the vibration of (n – 2) methylene groups connected by the collective interaction, in contrast to the case of normal paraffins where all the methylene groups are involved in rocking vibrations. Dependence of the Davydov splitting value on the number of methylene groups is analyzed, and shown that this value increases proportionally to the methylene chain length. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3601