Raporty IChTJ. Seria A nr 6/2006




BADANIA WIDM OSCYLACYJNYCH, W OBSZARZE NISKICH CZĘSTOŚCI, WYBRANYCH KOMPLEKSÓW MOLEKULARNYCH Z PRZENIESIENIEM ŁADUNKU ORAZ ICH SKŁADNIKÓW METODĄ NIEELASTYCZNEGO ROZPRASZANIA NEUTRONÓW TERMICZNYCH
(THE INVESTIGATIONS OF LOW FREQUENCY OSCILLATION SPECTRA OF SELECTED CHARGE TRANSFER MOLECULAR COMPLEXES AND THEIR COMPOUNDS BY INELASTIC THERMAL NEUTRON SPECTROSCOPY)

Andrzej Pawlukojć

Celem badań opisanych w niniejszym raporcie było uzyskanie danych o właściwościach dynamicznych, w szczególności w obszarze niskich częstości, kompleksów z przeniesieniem ładunku (CT), w których jako akceptory ładunku występują molekuły tetracyjanochinodimetanu, tetracyjanoetylenu, 2,5-dihydroksy-3,6-dichloro-1,4-benzochinonu i 2,3,5,6-tetracyjanobenzenu, a jako donory ładunku - molekuły heksametylobenzenu i 2,3,5,6-tetrametylopyraziny. Obiektami badań były również składniki tych kompleksów, a także molekuły 1,4-benzochinonu, 2,5-dichloro-1,4-benzochinonu, 2,6-dichloro-1,4-benzochinonu i 2,5-dihydroksy-1,4-benzochinonu jako akceptory ładunku oraz molekuły 2,3,5,6-tetrametylo-1,4-benzochinonu i 2,3,5,6-tetrametylobenzenu jako donory ładunku. W badaniach tych wykorzystano przede wszystkim metodę spectroskopii nieelastycznie rozproszonych neutronów termicznych (INS), która jest szczególnie efektywna dla pomiarów widm w obszarze niskich częstości.
Metoda INS jest metodą komplementarną do klasycznych technik spektroskopii optycznej (spektroskopii w podczerwieni i spektroskopii Ramana) i znajduje obecnie szerokie zastosowanie w badaniach z zakresu spektroskopii molekularnej. Cechami tej metody są: niewystępowanie reguł wyboru, spowodowane symetrią badanej molekuły, i dominujący udział ruchu jąder wodoru w rozpraszaniu neutronów.
W raporcie przedstawiono teoretyczne podstawy rozpraszania neutronów termicznych, pokazano właściwości ich oddziaływania z materią oraz zaprezentowano rodzaje źródeł i spektrometrów neutronowych. Przestawiono także przegląd zastosowań techniki INS w badaniach spektroskopii molekularnej związków biologicznie aktywnych, molekuł posiadających wysoką symetrię i układów z silnymi wiązaniami wodorowymi.


Dynamical properties, in particular in the low frequency range, of charge transfer complexes (CT), in which the molecules of tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene, 2,5-dihydroxy-3,6-dichloro-1,4-benzoquinone, and 2,3,5,6- tetracyanobenzene act as charge acceptors, and the molecules of hexamethylbenzene and 2,3,5,6-tetramethylpyrazine - as charge donors are described. Dynamical properties of separate components of these complexes were also studied.
The spectroscopy of inelastically scattered neutrons (INS) in particularly suitable for studies of molecular vibrations in low frequency range. The INS method is complementary to the classical optical spectroscopy techniques (IR and Raman) and finds today broad use in molecular spectroscopy studies. Its feature is the lack of selection rules due to the symmetry of the molecule and dominant role of hydrogen nuclei vibrations in neutron scattering process.
Theoretical foundations of thermal neutron scattering and their interactions with matter, neutron sources and spectrometers are described. The applications of INS method in molecular spectroscopy studies of biologically active compounds, high symmetry compounds and systems with strong hydrogen bonds are also reviewed.