초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 분광학적 실험방법을 이용하여 과도분자인 벤질라디칼 분자의 구조를 확인하는데 있다. 이 목적을 달성하기 위하여 본 연구실에 설치된 세계 최고 수준의 과도분자 생성장비인 pinhole 형태의 노즐을 사용하였다. 다량의 헬륨에 포함된 선구체 분자를 노즐로 진공 속으로 분사하면서 직류방전을 시키면 분자는 전자 에너지에 의하여 분해하여 들뜬전자상태의 라디칼 분자가 얻어진다. 얻어진 분자가 바닥전자상태로 전이할 때 방출하는 형광 스펙트럼을 고분해능 단색광 분광기를 사용하여 관찰한다. 스펙트럼에는 전

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목적은 분광학적 실험방법을 이용하여 과도분자인 벤질라디칼 분자의 구조를 확인하는데 있다. 이 목적을 달성하기 위하여 본 연구실에 설치된 세계 최고 수준의 과도분자 생성장비인 pinhole 형태의 노즐을 사용하였다. 다량의 헬륨에 포함된 선구체 분자를 노즐로 진공 속으로 분사하면서 직류방전을 시키면 분자는 전자 에너지에 의하여 분해하여 들뜬전자상태의 라디칼 분자가 얻어진다. 얻어진 분자가 바닥전자상태로 전이할 때 방출하는 형광 스펙트럼을 고분해능 단색광 분광기를 사용하여 관찰한다. 스펙트럼에는 전자전이 에너지와 바닥상태에서의 분자진동에 관한 정보를 포함하고 있으므로 스펙트럼의 분석으로부터 이들 분광학적 정보를 얻는다. 얻어진 스펙트럼 정보로부터 방전과정에서 생성된 분자의 종류와 상태를 확인하였다. 특히 여러개의 메틸기가 치환된 선구체를 사용하는 경우에는 분해되는 메틸기의 종류에 따라 다양한 종류의 이성체가 생성될 수 있으므로 이들을 구별하는 방법을 고안하였다.
연구결과
지난 3년 동안 본 과제를 수행하면서 총 13편의 SCI 논문을 발표하였으며, 특히 물리 화학분야의 3대 주요 학술지라고 인정하는 J. Chem. Phys. (미국물리학회 발간)에 3편, J. Phys. Chem. A (미국화학회 발간)에 1편, Chem. Phys. Lett (Elsevier 발간)에 7편의 논문을 발표하였다. 이들의 내용을 정리하면 1)현재까지 관측되지 않은 새로운 벤질라디칼 유도체의 분광학적 확인, 2)이성체간의 전자전이 에너지 차이를 이용하여 각각을 확인하는 방법, 3) 분자의 전자전이 에너지에 대한 치환체의 효과 등이다. 선구체 분자에 메틸기가 2개 이상 있는 경우에는 분해되는 메틸기의 위치에 따라 이성체가 만들어질 수 있으므로 관측되는 스펙트럼에는 모든 이성체가 포함되어 있으므로, 이들 각각을 확인하는 방법이 현재까지는 존재하지 않았다. 그러나 본 연구에서는 본 연구실에서 발전시킨 치환효과를 활용하면 매우 효과적으로 구별할 수 있으며, 각각의 이성체의 전자전이 위치도 예측할 수 있다. 이것은 과도분자를 연구하는 분광학 연구에는 매우 중요한 발견이다.
연구결과의 활용계획
본 과제의 수행을 통하여 확인한 결과를 정리하면 3개지로 요약될 수 있으며, 이것은 1) 현재까지 관측되지 않은 새로운 벤질라디칼의 확인이며, 2) 전자전이 에너지 차이를 이용한 이성체 간의 구별 방법이며, 3) 분자의 전자전이에 대한 치환효과이다. 비록 본 연구가 논문발표를 목적으로 하는 기초연구이지만 얻어진 연구결과는 앞으로 새로운 벤질라디칼의 확인에 유용하게 사용될 것이며, 특히 벤젠유도체의 방전반응에서 생성 가능한 과도분자를 확인하는 데는 효과적일 것으로 예상한다. 치환효과는 새로운 연구로서 분자의 전자가 치환체에 의하여 어떤 방향으로 연결되어 있는가를 설명할 수 있는 좋은 방법이다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The object of this work was to obtain the molecular structure of benzyl radical derivatives, transient molecules, using a experimental spectroscopic technique.
For this purpose, We used a pinhole-type nozzle which has been well developed in this laboratory. The jet-cooled but

Purpose&contents
The object of this work was to obtain the molecular structure of benzyl radical derivatives, transient molecules, using a experimental spectroscopic technique.
For this purpose, We used a pinhole-type nozzle which has been well developed in this laboratory. The jet-cooled but vibronically excited radicals were produced by corona discharge of precursor seeded in a large amount of carrier gas heliumand ejection into vacuum. The excited molecules emit fluorescence during transition from the excited electronic state to the ground electronic state, from which we can obtain the spectroscopic information on electronic transition energy and vibrational mode frequencies at the ground state. The spectroscopic informations have been used for identification of radicals and red-shift of the electronic energy.
Result
Over the past three years, we have published a total of 13 papers in SCI journals, especially 3 papers in the J. Chem. Phys. (Am. Institute of Physics), 1 papers in J. Phys. Chem. A (Am. Chem. Soc.), and 7 papers in Chem. Phys. Lett. (Elsevier). The contents of publications are listed as follows. 1) We have identified the spectra of new benzyl-type radicals which has not been observed owning to the weak transition intensity, 2) We established the technique of discriminating isomeric benzyl-type radicals using electronic transition energies, and 3) We discovered the substituent effect on electronic transition energy. Up to the present, no method has been developed to identify each isomers generated from the same isomer of multi-methyl substitutions. However, we successfully obtained the spectroscopic method of discriminating isomers through observation of electronic transition energy which strongly depends on the kind, number, and position into benzene ring. We understand that the method we discovered through this work is very useful for spectroscopic work of transient species of very unstable. The accurate prediction of the transition energy is necessary for the observation of new transient species through spectroscopy.
Expected Contribution
The results obtained from carrying out the work can be summarized as follows.
1) We have identified new benzyl-type radicals which have not been reported up to present owning to the weak transition intensity, 2) We established the technique of discriminating isomeric benzyl-type radicals using electronic transition energies, and 3) We discovered the substituent effect on electronic transition energy.
Although the original purpose of the study was to publish papers of basic science, the results obtained from analysis of spectra will be applied to identification of new benzyl-type radicals, especially of transient species produced from precursors using corona discharge. In particular, the substituent effect we have discovered is also useful for predicting the possible mechanism of chemical reactions.