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결맞은 파속 진동분광학으로 본 용액상 광유도 화학반응
Photoinduced chemical reactions in solution by coherent wave packet assisted vibrational spectroscopies 원문보기


김준우 (Pohang University of Science and Technology Physical chemistry Program, Department of Chemistry 국내박사)

초록
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일반적으로 첫 번째 허용된 전자전이 에너지는 상온과 비교해서 매우
크기 때문에 Boltzmann 분포에 의해 들뜬 상태의 밀도는 바닥상태에 비해
무시할 만큼 작다. 이 매우 작은 밀도로 인해, 들뜬 상태에 대한 정보는
흡수나 형광 스펙트럼과 같은 선형 분광학을 통해서는 얻어내기가 힘들다.
특히, 용액상의 화학반응은 매우 무작위 적이고 대칭성이 없기 때문에
더욱 복잡하다. 시분해 분광학은 펄스광원으로 어떤 시스템을 섭동
시키고 관측시간을 조절해가며 변화를 측정하는 방법이다. 그렇기 때문에,
시분해 분광학만이 들뜬 상태를 연구할 수 있는 연구할 수 있고, 이는
들뜬 상태의 동역학뿐만 아니라 구조에 대한 정보까지 제공한다. 게다가
시스템-용매 상호작용을 통계적으로 기술한 시분해 분광학 이론의 발전은
여러 실험 기술의 발전으로 이어졌고, 그 기술들은 용액상 화학을
연구하기에 매우 용이하다. 1 장에서는 전반적인 시분해 분광학을 이용한
연구에 대해 간략히 기술했다.
펨토초 레이저의 시분해 분광학에의 도입은 동역학 정보의 질을
높여주었을 뿐만 아니라, 데이터의 차원까지 늘려주었다. 먼저, 매우 짧은
광원의 펄스폭은 시분해능을 비약적으로 증진시켰고, 이는 극초고속으로
일어나는 화학반응을 분석하기에 적절했다. 게다가 펨토초 펄스에 의한
순간적인 여기는 전자 또는 결맞은 핵파속을 형성한다. 두 결맞음은
대체로 진동하는 형대로 데이터네 나타나고, 전자나 핵구조에 대한 더
많은 정보를 얻어낼 수 있게 한다. 두 번째로, 펨토초 펄스의 매우 강한
세기는 자기위상변이나 광학적 커르 효과, 이차 조화 형성과 같은 비선형
현상을 야기한다. 비선형 현상은 시분해 분광 실험이나 이에 쓰이는
광원의 주파수 변환에 사용된다. 너무 큰 출력은 유기물을 쉽게
손상시키고 원치 않는 높은 차수의 신호를 야기하기 때문에 적절한 출력
조정이 필요하다. 마지막 장점은 다차원 실험이 가능하다는 점이다. 몇몇
실험 기술은 두 개 이상의 펄스를 사용하는데, N 개의 펄스를 사용할 경우
N-1 만큼의 시간차를 조절할 수 있고, 이는 N 차원의 데이터를 만든다.
2 장에서는 용액상 시분해 분광학에 대한 이론적인 설명이 기술되어 있다.
추가적으로 펨토초 광원의 기초적인 내용도 다루고 있다. 펨토초 광원은
시간적, 공간적 그리고 분광 분산에 의한 영향을 많이 받기 때문에
양질의 데이터를 얻기 위해서는 주의 깊게 다루어야 한다.
3 장에서는 펨토초 광원과 네 가지 시분해 분광 실험에 대한 실용적인
내용을 다루고 있고, ...

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The invention of mode-locked (ML) laser accelerates the researches on
photochemistry. The high intensity and short pulse duration of ML laser leads the
invention of plenty of time-resolved spectroscopic techniques with fs-level time
resolution. Fortunately, Ti:sapphire crystal is a prope...

학위논문 정보

저자 김준우
학위수여기관 Pohang University of Science and Technology
학위구분 국내박사
학과 Physical chemistry Program, Department of Chemistry
지도교수 Taiha Joo
발행연도 2018
총페이지 xx, 171 pages
언어 eng
원문 URL http://www.riss.kr/link?id=T14847600&outLink=K
정보원 한국교육학술정보원
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