高压下几种有机分子晶体的相变和光学性质的研究论文

高压物理和高压化学主要从事于高压诱导相变和高压诱导化学反应的研究，以及高压下荧光光谱和拉曼光谱的研究。发光材料合成主要从事发光有机小分子与金属形成有机络合物的合成及其光学性质的研究。原子光刻技术原子束刻蚀从事新型自组装单分子层抗蚀剂的开发和利用；亚稳态中性原子曝光源的开发和利用，硅表面硅纳米结构的制造和表征。曾经研究方向：主要是合成有机分子晶体，通过拉曼光谱研究这些分子固体在高压下的晶体结构和分子结构的变化。已经对二苯甲酮（Benzophonone）、安息香（Benzoin）、偶氮苯 (Azobenzene )、苄连氮（Benzalazine）、二苯基乙二酮（Benzil）等晶体的高压下的拉曼光谱和荧光光谱进行了测试，并取得了较好的结果 。主要研究高压下有机分子晶体的相变和光谱学性质。有机分子是有不同的基团组成的，每个基团又是由各种原子组成的，各原子间由化学键连接。具有各种不同的异构体，同分异构体，官能团异构体，构象异构体等。戊烷具有正、异、新三种异构体。环己烷具有船式和椅式两种异构体，而且环上的氢具有两种不同的排列（直立键和倒伏键）。分子的振动和转动产生分子光谱。在拉曼光谱中表现出不同基团的特征频率。而且这些特征频率随着压力的升高，有机分子的结构发生变化，出现新的凝聚相，有些频率消失，或出现新的拉曼频率。有机分子间作用力主要有范德华力和氢键。压力很容易改变其作用力。在特定的压力下，分子间的排列将向Z优化排列方向发展，来达到Z大堆砌原理，给有机分子晶体带来新的光电磁效应。有机分子的相变可以根据光谱的变化来确定发生了什么的变化。如高压X射线研究高压下分子结构等。国外的高压研究组织先后对甲烷，以及相关的卤代甲烷，萘，蒽，六联噻吩，金刚烷（乌洛托品），碳60，苯，环己烷，环己烯等进行了研究，主要采用的测试手段有差热分析法，傅里叶红外光谱，拉曼光谱，吸收光谱，X射线衍射，中子衍射等技术手段。本实验室主要采用拉曼光谱和荧光光谱来研究有机分子晶体的结构变化和能带变化，计划添加红外光谱仪和拉曼光谱仪结合研究构象变化。并在显微镜下观察有机分子晶体随着压力升高，在不同的偏振片位置的图象采集，为研究提供直观的判断！高压下苯(Benzene)的研究：苯在常温常压下是无色透明的液体，在偏光显微镜下观察呈现杏黄色。在常温下，随着压力的升高，从液相逐渐向固相发生转变，而且还有固相的几次转变，且运用金刚石对顶砧技术加压通过偏光显微镜观察，具有非常漂亮的色彩变化。而且还先后运用X射线衍射研究在不同压力的结构，用拉曼光谱仪和红外光谱仪对分子振动及相变进行研究，发生相变时拉曼峰内部模式变化，或间并态分裂，或拉曼峰消失。还有其它的实验测试手段也曾经对苯进行了研究。Z早对苯进行研究的是布里奇曼（Bridgman），在测量苯的压缩率时发现了苯的固相II（Phase II），具有一定的粘滞性。随后开雷恩（Klein）等通过透光的高压窗口观察到了整个相变的过程，并解释为马氏体或互换位置的相变类型。继之乐（Akella）和肯尼迪（Kennedy）运用金刚石对顶砧高压技术通过差热分析法对苯的固相II进行了证明。随着同步辐射的发展，皮埃尔马瑞尼（Piermerini）等通过X射线晶相研究苯的固相II，确定了苯固相II为单斜晶系（monoclinic）（P21/c）C52h的空间群。元胞内有两个分子处于Ci点位置上。其相变的条件为：294K，25Kbar。随后的实验证明了苯固相I （Phase I）Pbcd，D52h的空间群。元胞内有四个分子处于Ci点位置上。其相变的条件为：294K，14Kbar. 苯固相III（Phase III）为单斜晶系，P21/c。其相变条件为295K，40Kbar。伴随着固相III'(Phase III'). 苯的固相IV其相变条件为：295K，110Kbar。我们在室温下可以连续观察到苯的相变过程。并有苯的室温高压相变过程的录像可供下观看。