Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом

Методом мас-спектрометрії електронного удару досліджено повну та дисоціативну іонізацію молекули 3, 4, 9, 10-діангідриду тетракарбоксильної кислоти перилена С₂₄О₆Н₈ (PTCDA). Встановлено, що основними каналами розпаду молекули електронним ударом є процеси утворення фрагментарних іонів, а саме — пер...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2018
Main Authors:	Шпеник, О.Б., Пилипчинець, О.В., Завілопуло, А.М.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2018
Series:	Доповіді НАН України
Subjects:	Фізика
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132639
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом / О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло // Доповіді Національної академії наук України. — 2018. — № 2. — С. 43-49. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-132639
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1326392025-02-23T20:25:41Z Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом Фрагментация молекулы PTCDA электронным ударом Fragmentation of a PTCDA molecule by electron impact Шпеник, О.Б. Пилипчинець, О.В. Завілопуло, А.М. Фізика Методом мас-спектрометрії електронного удару досліджено повну та дисоціативну іонізацію молекули 3, 4, 9, 10-діангідриду тетракарбоксильної кислоти перилена С₂₄О₆Н₈ (PTCDA). Встановлено, що основними каналами розпаду молекули електронним ударом є процеси утворення фрагментарних іонів, а саме — периленового ядра С₂₀Н₈⁺, його половини С₁₀Н₄⁺ та CO⁺, CO₂⁺ і O⁺. Досліджено також функції повної (інтегральної) іонізації молекули PTCDA та фрагментарних іонів, а методом найменших квадратів за пороговою ділянкою кривої повного відносного перерізу іонізації визначена енергія іонізації молекули PTCDA та енергії появи іонів фрагментів. Визначені температурні залежності формування найбільш інтенсивних іонів фрагментів в інтервалі температур 320—500 К при енергії електронів 80 eВ. Методом масс-спектрометрии электронного удара исследовано полную и диссоциативную ионизацию молекулы 3,4,9,10-диангидрида тетракарбоксильной кислоты перилена С₂₄О₆Н₈ (PTCDA). Установлено, что основными каналами развала молекул электронным ударом является образование фрагментарных ионов, при этом наиболее интенсивными в масс-спектре ионы — периленового ядра С₂₀Н₈, его половина С₁₀Н₄, а также CO⁺, CO₂⁺ и O⁺. Исследованы сечения полной ионизации молекулы PTCDA и фрагментарных ионов, а методом наименьших квадратов по начальным участкам кривых определены энергии ионизации молекулы PTCDA и энергии появления ионов фрагментов. Измерены температурные зависимости формирования наиболее интенсивных фрагментарных ионов в интервале температур 320—500 К при энергии электронов 80 eВ. The dissociative ionization of a 3,4,9,10-perylenetetracarboxilic dianhydride (PTCDA) molecule is investigated by the mass spectrometry method. It has been established that the basic process is the decay of a PTCDA molecule. The most intense in the mass spectrum are the fragment ions perylene core С₂₀Н₈, its half С₁₀Н₄, carbon dioxide, carbon monoxide, and atomic oxygen. The appearance energies of fragment ions O⁺ and CO⁺ are determined by the least-squares method (Е = 10.61 eV for O⁺); (Е = 11.54 eV for CO⁺). The temperature dependence of the most intense ions formation in the temperature range 320—500 K are measured at an electron energy of 80 eV. 2018 Article Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом / О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло // Доповіді Національної академії наук України. — 2018. — № 2. — С. 43-49. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1025-6415 DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2018.02.043 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132639 539.188;537.186 uk Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Фізика Фізика
spellingShingle	Фізика Фізика Шпеник, О.Б. Пилипчинець, О.В. Завілопуло, А.М. Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом Доповіді НАН України
description	Методом мас-спектрометрії електронного удару досліджено повну та дисоціативну іонізацію молекули 3, 4, 9, 10-діангідриду тетракарбоксильної кислоти перилена С₂₄О₆Н₈ (PTCDA). Встановлено, що основними каналами розпаду молекули електронним ударом є процеси утворення фрагментарних іонів, а саме — периленового ядра С₂₀Н₈⁺, його половини С₁₀Н₄⁺ та CO⁺, CO₂⁺ і O⁺. Досліджено також функції повної (інтегральної) іонізації молекули PTCDA та фрагментарних іонів, а методом найменших квадратів за пороговою ділянкою кривої повного відносного перерізу іонізації визначена енергія іонізації молекули PTCDA та енергії появи іонів фрагментів. Визначені температурні залежності формування найбільш інтенсивних іонів фрагментів в інтервалі температур 320—500 К при енергії електронів 80 eВ.
format	Article
author	Шпеник, О.Б. Пилипчинець, О.В. Завілопуло, А.М.
author_facet	Шпеник, О.Б. Пилипчинець, О.В. Завілопуло, А.М.
author_sort	Шпеник, О.Б.
title	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом
title_short	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом
title_full	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом
title_fullStr	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом
title_full_unstemmed	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом
title_sort	фрагментація молекули ptcda електронним ударом
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Фізика
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/132639
citation_txt	Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом / О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло // Доповіді Національної академії наук України. — 2018. — № 2. — С. 43-49. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT špenikob fragmentacíâmolekuliptcdaelektronnimudarom AT pilipčinecʹov fragmentacíâmolekuliptcdaelektronnimudarom AT zavílopuloam fragmentacíâmolekuliptcdaelektronnimudarom AT špenikob fragmentaciâmolekulyptcdaélektronnymudarom AT pilipčinecʹov fragmentaciâmolekulyptcdaélektronnymudarom AT zavílopuloam fragmentaciâmolekulyptcdaélektronnymudarom AT špenikob fragmentationofaptcdamoleculebyelectronimpact AT pilipčinecʹov fragmentationofaptcdamoleculebyelectronimpact AT zavílopuloam fragmentationofaptcdamoleculebyelectronimpact
first_indexed	2025-11-25T04:32:14Z
last_indexed	2025-11-25T04:32:14Z
_version_	1849735412222787584
fulltext	43ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 2 ОПОВІДІ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ ФІЗИКА У сучасних наукоємних технологіях широко застосовуються органічні речовини (електро- активні молекули), в тому числі в приладах з використанням молекулярної електроніки [1]. Робота молекулярних електронних пристроїв базується на перенесенні електронів через молекули, при цьому відбуваються елементарні процеси взаємодії молекул з електронами різної енергії [2]. Особливості взаємодії визначаються як величиною енергії електронів, так і структурою самої молекули. Незважаючи на широке застосування органічних молекул у молекулярній електроніці, в радіаційній хімії, біології та медицині, не існує достатньо ін- формації, яка стосується їх взаємодії з електронами. Це обумовлює потребу в дослідженнях процесів взаємодії електронів із складними молекулами, зокрема фрагментації молекул під дією електронів. При фрагментації молекул внаслідок взаємодії з електронами утворюють- ся радикал-іони, які призводять до гасіння люмінесценції, що викликає деградацію при- строїв молекулярної електроніки. У зв’язку з цим явищем вивчення як мас-спектрів елек- троактивних молекул при різних енергіях іонізуючих електронів, так і визначення ефек- тивних перерізів прямої та дисоціативної іонізації є актуальним. Зазначимо про певні експериментальні труднощі при дослідженні іонізації електроактивних молекул, що під- тверджується обмеженим числом даних, не дивлячись на значний інтерес до них з боку роз- © О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло, 2018 doi: https://doi.org/10.15407/dopovidi2018.02.043 УДК 539.188;537.186 О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород E-mail: gzavil@gmail.com Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом Представлено академіком НАН України О.Б. Шпеником Методом мас-спектрометрії електронного удару дос ліджено повну та дисоціативну іонізацію молекули 3, 4, 9, 10-діангідриду тетракарбоксильної кислоти перилена С24О6Н8 (PTCDA). Встановлено, що основними каналами розпаду молекули електронним ударом є процеси утворення фрагментарних іонів, а саме — пери- ленового ядра С20Н8 +, його половини С10Н4 + та CO+, CO2 + і O+. Досліджено також функції повної (інтегральної) іонізації молекули PTCDA та фрагментарних іонів, а методом найменших квадратів за пороговою ділянкою кривої повного відносно го перерізу іонізації визначена енергія іонізації молекули PTCDA та енергії появи іонів фрагментів. Визначені температурні залежності формування найбільш інтенсивних іонів фрагментів в інтервалі температур 320—500 К при енергії електронів 80 eВ. Ключові слова: іонізація, електронний удар, фрагментарні іони, енергія появи. 44 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2018. № 2 О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло робників приладів молекулярної електроніки. Нами в роботах [3, 4] наведені результати дослідження процесів однократної і дисоціативної іонізації молекули 1,4-бі (2,5-фе ніл- оксазоліл) бензолу (РОРОР) та молекули 9,10-бі (фенілетинил) антрацену (ВРЕА) елек- тронним ударом у газовій фазі. У даній роботі вперше проведені мас-спектрометричні дослідження і виміряні енерге- тичні залежності ефективного перерізу однократної іонізації молекули 3,4,9,10-діангідриду перилен-тетракарбонової кислоти (PTCDA, C24O6H8) у широкому інтервалі енергій бом- бардуючих електронів та температур випаровування молекул. Досліджувався стандартний зразок фірми Sigma-Aldrich (продукт № 77350). Як вже наголошено вище, дослідження складних органічних молекул — це дуже ціка- вий, актуальний і перспективний об’єкт для органічної електроніки, так як вони мають уні- кальні багатообіцяючі оптичні та електронні властивості. Завдяки здатності формувати тонкі шари кристалічної структури на різних поверхнях їх найчастіше використовують в якості органічних плівок у фотогальванічних перетворювачах енергії та світловипроміню- вальних пристроях. Слід зауважити, що експерименти в більшості опублікованих робіт, присвячених молекулі PTCDA, виконані методами електронної, фотоелектронної [5, 6] і рентгенівської спектроскопії [7]. Були також проведені ретельні дослідження процесів з ви- вчення утворення від’ємних іонів при взаємодії електронів з такими молекулами [8]. Тому дослідження електронної іонізації з виходом позитивних іонів значно розширюють знання про електронну структуру молекули PTCDA. Не менш актуальним є дослідження законо- мірностей і особливостей взаємодії електронів малих енергій з молекулами PTCDA, зокре- ма, дослідження процесів утворення іонів, зокрема фрагментарних іонів, а також вимірів функцій іонізації молекул електронним ударом. Схема структури молекули PTCDA наведена на рис. 1. Вона складається з периленово- го ядра (п'ять бензольних кілець), до якого з кожної сторони прикріплені дві ангідридні групи, що містять по три атома кисню. Молекули PTCDA мають помірну хімічну реактив- ність і утворюють на різних підкладках добре впорядковані плівки, що мають вигляд “це- гляної кладки” [7]. Рис. 1. Структура молекули PTCDA Рис. 2. Мас-спектр молекули PTCDA (Ui=80 eВ) ► 45ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 2 Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом Експерименти виконувалися на установці з монопольним мас-спектрометром МХ 7304А [9] з розділенням по масі ΔM = 1 Да. Молекулярний пучок PTCDA формувався за допо- могою джерела ефузійного типу, концентрація молекул в області взаємодії з електронами була близькою до 1010—1011 см–3. Джерело іонів з електронною іонізацією працювало в ре- жимі стабілізації струму і дозволяло отримувати пучки електронів з фіксованою енергією від 5 до 90 eВ при струмах в 0,05—0,5 мА і розкидом електронів по енергії ΔЕ = 250 мeВ. Калібрування шкали мас проводили по ізотопах атомів Ar і Xe, а шкали енергій електро- нів — по початковій ділянці функції іонізації молекули N2. Експеримент мав два етапи: на першому — вимірювався мас-спектр у діапазоні мас 0—400 а.о.м., на другому — енергетичні залежності перерізів дисоціативної іонізації фрагментарних іонів, особливу увагу при цьо- му приділяли вивченню порогових залежностей іонізації. Зауважимо, що в мас-спектрах, одержаних у роботі [5], піки з m/z = 392, що відпові- дають повній масі молекули PTCDA, не знайдено. У [8] спостерігався від’ємний молеку- лярний іон [PTCDA]– (m/z = 392) та фрагментарні аніони з масовими числами m/z = 348, 336 і 320. Виникнення цих іонів відповідає відриву від молекулярного аніона карбонільних груп та діоксиду вуглецю, що призводить до виникнення фрагментів дослідженої молеку- ли: [PTCDA-СО2]–, [PTCDA-2(СО)]– і [PTCDA-СО-СО2]– відповідно. Тобто, молекула PTCDA ефективно приєднує до себе повільний електрон (0—10 еВ), утворюючи від’єм- ний іон. Відрив електрона від вихідної молекули і перетворення в позитивний іон відбу- вається при більших енергіях електронів (Е > 10 еВ). Рис. 3. Відносні перерізи утворення іонів фрагментів кисню та окису вуглецю (а) та повний відносний переріз іонізації моле- кули PTCDA (б), на вставках — порогові ділянки Рис. 4. Температурні залежності утворення фрагментарних іонів (Ui = 80 eВ) ► 46 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2018. № 2 О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло При зіткненні електронів з молекулами PTCDA можливі кілька альтернативних шля- хів процесу виникнення позитивно заряджених іонів. На рис. 2 представлено один із одер- жаних мас-спектрів молекули PTCDA в діапазоні мас 0—260 а.о.м., при температурі дже- рела 480 К і енергії іонізуючих електронів Е = 80 еВ. Саме в цьому діапазоні мас спостеріга- ється найбільш інтенсивний вихід іонів, що виникають внаслідок дисоціативної іонізації молекули PTCDA електронним ударом. Аналізуючи отриманий мас-спектр, можна відмітити, що найбільш інтенсивні піки відповідають іонам атомарного кисню (O+), окису та двоокису вуглецю (CO+) та (CO2 +). В області важких мас виділяються молекулярні фрагменти при m/z = 248 і 124, які відпо- відають периленовому ядру молекули С20Н8 і його половині С10Н4. Це свідчить про те, що, як у випадку утворення від’ємних іонів [8], так і у випадку утворення позитивних, іони з m/z = 28 і 44 найбільш ефективні. Близькі за інтенсивністю сигнали, які відповідають іонам CO+ і CO2 +, вказують на те, що взаємодія електронів з молекулами PTCDA призводить до відриву і розкладання карбоксильних груп. Поява атомарного іона кисню (m/z = 16), на наш погляд, обумовлена сумарним процесом дисоціації молекул СО2 (СО2 = СО + О) та лока- лізації заряду на атоми кисню (див. рис. 1) при β-розриві молекулярного іона [9]. З іншого боку, наявність у мас-спектрі іонів молекул СО і СО2 слід вважати результатом фрагмен- тації нестабільної дикарбоксильної групи С2О3 [5, 10]. Налаштувавши мас-спектрометр на виділення певної маси, вимірювалися відносні пе- рерізи формування найбільш інтенсивних фрагментарних іонів, що виникають в процесі дисоціативної іонізації молекули PTCDA від порогу процесу до 90 eВ, а повний відносний переріз іонізації було отримано шляхом вимірювання повного струму на іонний колек- тор. На рис. 3, а представлені криві дисоціативної іонізації вихідної молекули атома кисню з утворенням іона O+ і молекулярного іона окису вуглецю CO+. Як видно, від порогу про- цесу криві плавно наростають із збільшенням енергії бомбардуючих електронів, на яких з’являються незначні особливості у вигляді зломів, особливо вони чітко проявляються на пороговій ділянці функції іонізації (див. вставку на рис. 3, а). Пояснити особливості на енергетичних залежностях можна включенням нових каналів реакції і їх взаємодією (див. вставку на рис. 3, б). Природа появи цих особливостей потребує Енергії іонізації (виділено жирним) та енергії появи іонів фрагментів молекули PTCDA Іон Eip, eВ Eap, eВ. Експеримент (наші дані) Експеримент Розрахунок наші дані [11] [12] [13] [14] C24O6H8 +, m/z = 392 8,11 ± 0,25 8,2 8,00 8,14 7,68 — O+, m/z = 16 — — — — — 10,61 ± 0,25 CO+, m/z = 28 — — — — — 11,54 ± 0,25 CO2 +, m/z = 44 12,11 ± 0,25 С20Н8 +, m/z = 248 — — — — — 17,40 ± 0,25 С10Н4 +, m/z = 124 — — — — — 21,50 ± 0,25 47ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 2 Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом детального теоретичного розгляду з урахуванням енергії зв’язку в молекулі PTCDA, для якої найменша (3,6 еВ) відповідає одинарному С–С-зв’язку між периленовим ядром і тер- мінальною карбоксильною групою. Найбільш перспективними в цьому плані, на наш по- гляд, є розрахунки електронної структури на основі теорії функціонала густини (ТФГ). Так, в роботі [11] показано, що різниця енергій LUMO-HOMO для молекули PTCDA, яку роз- раховано за різницею енергій електронного споріднення та іонізації, добре збігається з даними експерименту. У таблиці представлені енергії появи іонів фрагментів і енергія іонізації молекули PTCDA, які визначені методом найменших квадратів [4] за пороговими ділянками енерге- тичних залежностей іонів фрагментів і повного відносного перерізу іонізації молекули PTCDA. Як відомо [3, 7], для електроактивних молекул, до яких відносяться молекули PTCDA, температура речовини в газовій фазі має значний вплив на процес випаровування і на зміну структури молекули, що призводить до зменшення енергії зв’язку та, відповідно, зміни ефективності її розвалу і, таким чином, співвідношення інтенсивності фрагментів при вза- ємодії молекул з електронами малих енергій з температурою може змінюватись. Для з'я- сування впливу температури на процеси дисоціації нами були виміряні температурні за- лежності формування найбільш інтенсивних фрагментарних іонів в інтервалі температур 320—500 К при енергії електронів 80 еВ. Ці залежності показані на рис. 4. Як видно з ри- сунку, температурні залежності утворення іонів фрагментів різняться: мають тенденцію збільшення інтенсивності з ростом температури — для іонів О+ і СО+ починається різке зростання після 460 К, а для іонів С10Н4 + зростання дуже повільне. Оскільки сублімація молекул PTCDA починається при температурі, що вища за 630 К, то термічне руйнування внутрішньомолекулярних зв'язків малоймовірне в наших умовах [5], тому температура зразка впливає на інтенсивність утворення окремих компонент, для яких енергії зв’язку близькі до термічних [7]. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Di Ventra M., Evoy S., Heflin J. R. (Eds.). Introduction to Nanoscale Science and Technology. Boston: Kluwer. 2004. 611 p. 2. Кухто А.В. Электролюминесценция тонких пленок органических соединений (Обзор). Журн. прикл. спектроскопии. 2003. 70, № 2. С.151—176. 3. Romanova L, Zavilopulo A., Kukhta A.. et al. Dissociative ionization of 1,4-bis(2,5-phenyloxazolyl) benzene. Inter. J. Mass Spectrom. 2009. 279. P. 10—14. 4. Kukhta A.V., Kukhta I.N., Zavilopulo A.N., Agafonova A.S., Shpenik O.B. Ionization of 4,4’-bis(phenyle- thynyl)- anthracene by electron impact. Eur. J. Mass Spectrom. 2009. 15. P. 563—570. 5. Ramonova A.G., Tvauri I.V., Khubezhov S.A., et al. Photoinduced decomposition of PTCDA molecules and desorption of their fragments from the films formed on the GaAs(110) surface. Russian J. Phys. Chemistry A. 2015. 89. P. 1944—1947. doi: https://doi:org/10.1134/S0036024415100271 6. Dori N., Menon M., Kilian L., et al. Valence electronic structure of gas-phase 3,4,9,10-perylene tetracarbo- xy lic acid dianhydride: Experiment and theory, Phys. Rev. B. 2006. 73. 195208. doi: https://doi:org/10.1103/ PhysRevB.73.195208 7. Cho S.W., Newby D., DeMasi Jr.A., Smith K.E., Piper L.F.J. and Jones Citation T.S. Determination of the individual atomic site contribution to the electronic structure of 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic-dian hy- dride (PTCDA). The J. Chem. Physics. 2013. 139. 184711). doi: https://doi:org/10.1063/1.4829764 8. Пшеничнюк С.А., Кухто А.В., Кухто И.Н., Комолов А.С. Спектроскопические состояния отрицательных ионов PTCDA и их связь с максимумами плотности вакантных состояний зоны проводи мости. Журн. техн. физики. 2011. Вып. 81, № 6. C. 8—13. 48 ISSN 1025-6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2018. № 2 О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинець, А.М. Завілопуло 9. Zavilopulo A.N., Markush P.P., Shpenik O.B., Mykyta M.I. Electron Impact Ionization and Dissociative Ionization of Sulfur in the Gas Phase. Techn. Physics. 2014. 59. № 7. P. 951—958. 10. Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия в органической химии. Москва: БИНОМ, 2003. 493 с. 11. Тихонов Е.В., Успенский Ю.А., Хохлов Д.Р. Особенности электронной структуры и фотоэмиссионных спектров органических молекулярных полупроводников: молекулы металл-фталоцианинов и PTCDA. Письма в ЖЭТФ. 2013. 98. Вып. 1. С. 17—22. doi: http://dx.doi.org/10.7868/S0370274X13130043 12. Marom N., Ren X., Moussa J.E., Chelikowsky J.R. and Kronik L. Electronic structure of copper phthalocyanine from G0W0 calculations. Phys. Rev. B. 2011. 84. 195143. doi: https://doi:org/10.1103/PhysRevB.84.195143 13. Sharifzadeh S., Biller A., Kronik L. JB Neaton Quasiparticle and optical spectroscopy of the organic se mico- nductors pentacene and PTCDA from first principles. Phys. Rev. B. 2012. 85. 125307. doi: https://doi. org/10.1103/PhysRevB.85.125307 14. Blase X., Attaccalite C., Olevano V. First-principles GW calculations for fullerenes, porphyrins, phtalocyanine, and other molecules of interest for organic photovoltaic applications. Phys. Rev. B. 2011. 83. 115103. doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.115103 Надійшло до редакції 18.10.2017 REFERENCES 1. Di Ventra, M., Evoy, S. & Heflin, J. R. (Eds). (2004). Introduction to Nanoscale Science and Technology. Boston: Kluwer Academic Publishers. 2. Kukhta, A. V. (2003). J. Appl. Spectroscopy. 70, No. 2, pp. 151-176 (in Russian). 3. Romanova, L, Zavilopulo, A., Kukhta, A. et al. (2009). Dissociative ionization of 1,4-bis(2,5-phenyloxazolyl) benzene. Inter. J. Mass Spectrometry, 279, pp. 10-14. 4. Kukhta, A. V., Kukhta, I. N., Zavilopulo, A. N., Agafonova, A. S. & Shpenik, O. B. (2009). Ionization of 4,4’- bis(phenylethynyl)- anthracene by electron impact. Eur. J. Mass Spectrom, 15, pp. 563-570. 5. Ramonova, A. G., Tvauri, I. V., Khubezhov, S. A., et al. (2015). Photoinduced decomposition of PTCDA molecules and desorption of their fragments from the films formed on the GaAs(110) surface. Russian J. Phys. Chemistry A., 89, pp. 1944-1947. doi: https://doi:org/10.1134/S0036024415100271 6. Dori, N., Menon, M., Kilian, L., et al. (2006). Valence electronic structure of gas-phase 3,4,9,10-perylene tetracarboxylic acid dianhydride: Experiment and theory, Phys. Rev. B, 73. 195208. doi: https://doi.org/10.1103/ PhysRevB.73.195208 7. Cho, S. W., Newby, D., DeMasi, Jr. A., Smith, K. E., Piper, L. F. J. & Jones Citation T.S. (2013). Determination of the individual atomic site contribution to the electronic structure of 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic- dianhydride (PTCDA). The J. Chem. Physics, 139. 184711). doi: https://doi.org/10.1063/1.4829764 8. Pshenychnyuk, S. A., Kukhta, A. V., Kukhta, I. N. & Komolov, A. C. (2011). J. Tech. Phys., Iss. 81, No. 6, pp. 8-13 (in Russian). 9. Zavilopulo, A. N., Markush, P. P., Shpenik, O. B. & Mykyta, M. I. (2014). Electron Impact Ionization and Dissociative Ionization of Sulfur in the Gas Phase. Tech. Phys., 59. No. 7, pp. 951-958. 10. Lebedev, A. T. (2003). Mass Spectrometry in Organic Chemistry, Moscow: BINOM. 11. Tichonov, E. V., Uspenskii, Yu. A. & Chochlov, D. P. (2013). J. Exper. Teor. Phys. Letters, 98, Iss. 1, pp. 17-22. doi: http://dx.doi.org/10.7868/S0370274X13130043 (in Russian). 12. Marom, N., Ren, X., Moussa, J. E., Chelikowsky, J. R. & Kronik, L. (2011). Electronic structure of copper phtha locyanine from G0W0 calculations. Phys. Rev. B,. 84. 195143. doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev B.84. 195143 13. Sharifzadeh, S., Biller, A. & Kronik, L. (2012). JB Neaton Quasiparticle and optical spectroscopy of the or- ganic semiconductors pentacene and PTCDA from first principles. Phys. Rev. B, 85, 125307. doi: https://doi. org/10.1103/PhysRevB.85.125307 14. Blasé, X., Attaccalite, C. & Olevano, V. (2011). First-principles GW calculations for fullerenes, porphyrins, phtalocyanine, and other molecules of interest for organic photovoltaic applications. Phys. Rev. B, 83, 115103. doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.83.115103 Received 18.10.2017 49ISSN 1025-6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2018. № 2 Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом О.Б. Шпеник, О.В. Пилипчинец, А.Н. Завилопуло Институт электронной физики НАН Украины, Ужгород E-mail: gzavil@gmail.com ФРАГМЕНТАЦИЯ МОЛЕКУЛЫ PTCDA ЭЛЕКТРОННЫМ УДАРОМ Методом масс-спектрометрии электронного удара исследовано полную и диссоциативную ионизацию молекулы 3,4,9,10-диангидрида тетракарбоксильной кислоты перилена С24О6Н8 (PTCDA). Установлено, что основными каналами развала молекул электронным ударом является образование фрагментарных ионов, при этом наиболее интенсивными в масс-спектре ионы — периленового ядра С20Н8, его половина С10Н4, а также CO+, CO2 + и O+. Исследованы сечения полной ионизации молекулы PTCDA и фрагмен- тарных ионов, а методом наименьших квадратов по начальным участкам кривых определены энергии ионизации молекулы PTCDA и энергии появления ионов фрагментов. Измерены температурные зависи- мости формирования наиболее интенсивных фрагментарных ионов в интервале температур 320—500 К при энергии электронов 80 eВ. Ключевые слова: ионизация, электронный удар, фрагментарные ионы, энергия появления. O.B. Shpenik, O.V. Pylypchynets, A.M. Zavilopulo Institute of Electronic Physics of the NAS of Ukraine, Uzhhorod E-mail: gzavil@gmail.com FRAGMENTATION OF A PTCDA MOLECULE BY ELECTRON IMPACT The dissociative ionization of a 3,4,9,10-perylenetetracarboxilic dianhydride (PTCDA) molecule is investiga- ted by the mass spectrometry method. It has been established that the basic process is the decay of a PTCDA molecule. The most intense in the mass spectrum are the fragment ions perylene core С20Н8, its half C10H4, car- bon dioxide, carbon monoxide, and atomic oxygen. The appearance energies of fragment ions O+ and CO+ are determined by the least-squares method (Е = 10.61 eV for O+); (Е = 11.54 eV for CO+). The temperature depen- dence of the most intense ions formation in the temperature range 320—500 K are measured at an electron en- ergy of 80 eV. Keywords: ionization, electron impact, fragment ions, appearance energy.

Фрагментація молекули PTCDA електронним ударом

Institution

Similar Items