Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією
У роботі методою безматричної лазерної десорбції/йонізації (ЛДЙ) досліджено йоноформування фуллерену С60, осадженого з розчинників з різними фізико-хемічними властивостями. За характером одержаних мас-спектрів встановлено, що процеси йоноутворення при ЛДЙ фуллерену С60, осадженого з N-метил-2-пірр...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2012
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75880 |
| 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: | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією / О.Б. Карпенко, С.В. Снегір, О.А. Кизима, Т.В. Тропін, М.В. Авдєєв, В.О. Покровський // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 763-771. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859746645920448512 |
|---|---|
| author | Карпенко, О.Б. Снегір, С.В. Кизима, О.А. Тропін, Т. В. Авдєєв, М.В. Покровський, В.О. |
| author_facet | Карпенко, О.Б. Снегір, С.В. Кизима, О.А. Тропін, Т. В. Авдєєв, М.В. Покровський, В.О. |
| citation_txt | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією / О.Б. Карпенко, С.В. Снегір, О.А. Кизима, Т.В. Тропін, М.В. Авдєєв, В.О. Покровський // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 763-771. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | У роботі методою безматричної лазерної десорбції/йонізації (ЛДЙ) досліджено йоноформування фуллерену С60, осадженого з розчинників з різними
фізико-хемічними властивостями. За характером одержаних мас-спектрів
встановлено, що процеси йоноутворення при ЛДЙ фуллерену С60, осадженого з N-метил-2-пірролідона (NMP), толуолу (TL), дисульфіду кремнію
(CS2) на поверхню крицевого підложжя, відбуваються по-різному. Встановлено, що присутність молекуль розчинника N-метил-2-пірролідона в осадженій фуллереновій плівці стимулює фотополімеризацію фуллерену С60
під час ЛДЙ. Виявлено, що процес утворення фуллеренпохідних структур
типу [С120−2n]
+ та [С180−2n]
+ в йонному джерелі мас-спектрометра характерний
для фуллерену, осадженого з толуолу, тоді як осадження з CS2 пригнічує
утворення таких структур.
Ion formation of C60 fullerene precipitated from solvents with various physical
and chemical properties is investigated by matrix-free laser desorption—
ionization (LDI). As found from character of obtained mass spectra of fullerene,
the processes of ion formation of C60 fullerene precipitated onto surface
of steel substrate from N-methyl pyrrolidone (NMP), from toluene (TL), and
from disulphide carbon (CS2) occur in different ways in LDI experiment. As
found out, the presence of NMP solvent molecules in precipitated fullerene
film induces photopolymerization of C60 fullerene. As revealed, the formation
of fullerene derivative structures such as [С120−2n]
+ and [С180−2n]
+ in ion
source of mass spectrometer is attributed to fullerene precipitated from toluene,
whereas precipitation from CS2 suppresses formation of such structures.
В работе методом безматричной лазерной десорбции/ионизации (ЛДИ) исследовано ионоформирование фуллерена С60, осаждённого из растворителей с разными физико-химическими свойствами. По характеру полученных масс-спектров установлено, что процессы ионообразования при ЛДИ
фуллерена С60, осаждённого из N-метил-2-пирролидона (NMP), толуола
(TL), дисульфида кремния (CS2) на поверхность стальной подложки, происходят по-разному. Установлено, что присутствие молекул растворителя
N-метил-2-пирролидона в осаждённой фуллереновой плёнке стимулирует
фотополимеризацию фуллерена С60 во время ЛДИ. Выявлено, что процесс
образования фуллеренпроизводных структур типа [С120−2n]
+ и [С180−2n]
+ в
ионном источнике масс-спектрометра характерен для фуллерена, осаждённого из толуола, тогда как фуллерен, осаждённый из CS2, подавляет образование таких структур.
|
| first_indexed | 2025-12-01T22:46:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
763
PACS numbers: 33.80.Rv, 68.43.Tj,79.20.Eb,79.20.La,81.05.ub,81.16.Mk, 82.80.Rt
Особливості йоноформування фуллерену С60
в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією
О. Б. Карпенко, С. В. Снегір, О. А. Кизима*, Т. В. Тропін*,
М. В. Авдєєв*, В. О. Покровський
Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України,
вул. Генерала Наумова, 17,
03164 Київ, Україна
*Об’єднаний інститут ядерних досліджень,
вул. Жоліо-Кюрі, 6,
141980 Дубна, Росія
У роботі методою безматричної лазерної десорбції/йонізації (ЛДЙ) дослі-
джено йоноформування фуллерену С60, осадженого з розчинників з різними
фізико-хемічними властивостями. За характером одержаних мас-спектрів
встановлено, що процеси йоноутворення при ЛДЙ фуллерену С60, осадже-
ного з N-метил-2-пірролідона (NMP), толуолу (TL), дисульфіду кремнію
(CS2) на поверхню крицевого підложжя, відбуваються по-різному. Встано-
влено, що присутність молекуль розчинника N-метил-2-пірролідона в оса-
дженій фуллереновій плівці стимулює фотополімеризацію фуллерену С60
під час ЛДЙ. Виявлено, що процес утворення фуллеренпохідних структур
типу [С120−2n]
+
та [С180−2n]
+
в йонному джерелі мас-спектрометра характерний
для фуллерену, осадженого з толуолу, тоді як осадження з CS2 пригнічує
утворення таких структур.
Ion formation of C60 fullerene precipitated from solvents with various physi-
cal and chemical properties is investigated by matrix-free laser desorption—
ionization (LDI). As found from character of obtained mass spectra of fuller-
ene, the processes of ion formation of C60 fullerene precipitated onto surface
of steel substrate from N-methyl pyrrolidone (NMP), from toluene (TL), and
from disulphide carbon (CS2) occur in different ways in LDI experiment. As
found out, the presence of NMP solvent molecules in precipitated fullerene
film induces photopolymerization of C60 fullerene. As revealed, the for-
mation of fullerene derivative structures such as [С120−2n]
+
and [С180−2n]
+
in ion
source of mass spectrometer is attributed to fullerene precipitated from tolu-
ene, whereas precipitation from CS2 suppresses formation of such structures.
В работе методом безматричной лазерной десорбции/ионизации (ЛДИ) ис-
следовано ионоформирование фуллерена С60, осаждённого из растворите-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2012, т. 10, № 4, сс. 763—771
© 2012 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
764 О. Б. КАРПЕНКО, С. В. СНЕГІР, О. А. КИЗИМА та ін.
лей с разными физико-химическими свойствами. По характеру получен-
ных масс-спектров установлено, что процессы ионообразования при ЛДИ
фуллерена С60, осаждённого из N-метил-2-пирролидона (NMP), толуола
(TL), дисульфида кремния (CS2) на поверхность стальной подложки, про-
исходят по-разному. Установлено, что присутствие молекул растворителя
N-метил-2-пирролидона в осаждённой фуллереновой плёнке стимулирует
фотополимеризацию фуллерена С60 во время ЛДИ. Выявлено, что процесс
образования фуллеренпроизводных структур типа [С120−2n]
+
и [С180−2n]
+
в
ионном источнике масс-спектрометра характерен для фуллерена, осаждён-
ного из толуола, тогда как фуллерен, осаждённый из CS2, подавляет обра-
зование таких структур.
Ключові слова: розчини фуллерену С60, плівки С60, мас-спектрометрія з
лазерною десорбцією/йонізацією, йоноформування фуллерену.
(Отримано 23 грудня 2011 р.)
1. ВСТУП
Фуллерен С60 – одна з алотропних форм вуглецю, що розчиняється в
різних органічних розчинниках таких як толуол, бензол, дисульфід
вуглецю, тощо. Відомо, що деякі розчинники та їх суміші стимулю-
ють процес аґреґації фуллерену в щільнопаковані нанокристали [1].
Дані, одержані методами оптичного вбирання, флюоресценції, ди-
намічного розсіяння світла та сканівної електронної мікроскопії,
вказують на те, що процес аґреґації фуллерену в розчині починає ві-
дбуватися, якщо полярність (діелектрична проникність ε) розчин-
ника перевищує деяке критичне значення, зокрема, для фуллерену
С60 воно становить ε ≅ 12—14 [2]. Тому в толуолі (ε = 2,38) аґреґати
фуллерену С60 не формуються. А у випадку N-метил-2-пірролідона
(ε = 32,2), як показано методами спектрофотометрії та малокутового
розсіяння невтронів, спостерігається формування аґреґатів. Більш
того, через місяць після приготування розчину С60/NMP процес аґре-
ґатоутворення припиняється, і максимально можливий розмір аґре-
ґатів складає близько ≅ 800 нм [3]. Одержані мас-спектрометричні
дані для С60/NMP також свідчать про колоїдний характер розчину
[4].
Виявлено, що в мас-спектрі присутні піки йонів N C60, де N = 1, 2,
…, 6, що принципово відрізняє їх від мас-спектрів, одержаних для
інших розчинів С60 [5], для яких формування йонів фуллерену є ре-
зультатом складних йон-молекулярних перетворень. Це може бути
викликано різним характером взаємодії між фуллереном і молеку-
лями розчинника, про що свідчить різний колір цих розчинів. При
розчиненні С60 в NMP зникають характеристичні смуги вбирання,
які є характерними для фуллерену, розчиненого в толуолі [6]. Більш
того, після частинного випаровування NMP з розчину С60/NMP змі-
ОСОБЛИВОСТІ ЙОНОФОРМУВАННЯ ФУЛЛЕРЕНУ С60 В МАС-СПЕКТРОМЕТРІЇ 765
нювалися властивості розчинности, одержаної таким чином фулле-
ренової пасти. Остання просто не розчиняється в простих органічних
розчинниках таких, як толуол, дихлорметан і дисульфід вуглецю,
тоді як фуллерен, одержаний після повного випаровування толуолу,
не змінював свою розчинність [7].
Метою даної роботи було дослідження зв’язку між станом фулле-
рену в розчині, структурою осадженої плівки і особливостями йо-
ноформування фуллерену С60 методою мас-спектрометрії з лазер-
ною десорбцією/йонізацією.
2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
У роботі були використані насичені розчини фуллерену С60 (Fullerene
Technologies, Росія, чистота > 99,5%) в розчинниках толуол, дису-
льфід вуглецю, N-метил-2-пірролідон, піридин (Merck, чистота >
> 99,5%). Приготування розчинів відбувалося шляхом розчинення
монокристалічного порошку фуллерену С60 з використанням магне-
тної мішалки протягом 12 годин. Візуальним підтвердженням роз-
чинення порошку була зміна кольору розчинників на фіолетовий
(толуол, CS2) та темно-коричневий (NMP). З метою уникнення окис-
нення та фотополімеризації фуллерену приготовлені розчини збері-
галися в темному місці при кімнатній температурі. Мас-спектро-
метричні дослідження були виконані на мас-спектрометрі Bruker
Daltonics Autoflex II з використанням лінійної та рефлектронної мо-
ди відділення йонів. У дослідженнях були одержані мас-спектри по-
зитивних і неґативних йонів. Параметри приладу були встановлені
такі: кількість пострілів 10, частота 10 Гц, час затримки екстракції
50 нс, пришвидшувальний потенціял 20 кеВ. Мас-спектрометер було
обладнано ультрафіолетовим лазером з довжиною хвилі 337 нм. Ін-
тенсивність опромінення варіювалася в області 40—110 мДж/см2. З
метою досягнення найкращого відтворення йонного струму та уніфі-
кації параметрів досліджень, оптимальною була обрана інтенсив-
ність лазера 110 мДж/см2. Досліджувані зразки об’ємом 4 мкл були
нанесені на стандартну металеву підкладку та підкладку, виготовле-
ну з монокристалічного кремнію. Після нанесення зразки висушу-
вали при кімнатній температурі протягом 30 хв. з подальшим ви-
тримуванням зразка протягом 5 хв. у камері мас-спектрометра.
3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ РЕЗУЛЬТАТИ
На рисунку 1, а зображено мас-спектер, одержаний для зразка
С60/TL. В області 500—800 Да можна спостерігати найбільш інтен-
сивний в мас-спектрі пік молекулярного йона [С60]
+
(720 Да). Також
у цій області присутня група ліній з масами 696, 972, 648, 624, 600,
766 О. Б. КАРПЕНКО, С. В. СНЕГІР, О. А. КИЗИМА та ін.
576 Да, що відповідають фраґментам молекулярного йона [С60]
+
із
загальною формулою [С60−2k]
+
, де k = 1, 2, …, 6. Утворення таких
фраґментів пов’язане з мультифотонним вбиранням лазерного ви-
промінення молекулями фуллерену, що призводить до їх фраґмен-
тації шляхом попарного відщеплення атомів вуглецю (С2). Відносна
інтенсивність піків відповідних фраґментів знижується з поглиб-
ленням фраґментації фуллерену. Йони-фраґменти С46, С44, тощо не
спостерігалися, що може бути викликане нестабільністю цих стру-
ктур і, відповідно, їх деструкцією на менші фраґменти. Або ж внут-
рішньої енергії фраґменту С48 недостатньо для його фраґментації,
оскільки для протікання такої реакції необхідно подолати певний
потенціяльний бар’єр. Деталі дослідження процесів фраґментації
C60 представлені в попередній роботі [8].
У масовому діяпазоні 1200—1500 Да можна спостерігати групу
піків, що також відрізняються на 24 Да, або на С2. Природа цих пі-
ків пов’язана з йон-молекулярними реакціями, що протікають в
йонному джерелі мас-спектрометра. Відомо, що в результаті зітк-
нення збуджених невтральних молекуль С60 або її фраґментів з йо-
нами може відбуватися їх злиття, наприклад злиття збудженого
[C60]
*
та йона [С58]
+
призводить до утворення [C118]
+. Внаслідок цих
процесів відбувається утворення фуллеренпохідних структур, спе-
ктер яких може бути описаний загальною формулою [С120-2n]
+, де
n = 1, 2, …, 11, а максимальна інтенсивність припадає на масу йона
[C118]
+. Інтенсивність цих піків знижується із зростанням n, що ко-
релює з характером зниження інтенсивности йонів-фраґментів
[С60−2k]
+
при зростанні k. Зважаючи на те, що n = n(k), граничне зна-
чення індексу n = 11 відповідає утворенню найменшого за масою
йона [C50 + C48]
+
, складові частини якого безпосередньо спостеріга-
а б
Рис. 1. Мас-спектри позитивних йонів фуллерену C60 для зразка (a) C60/TL;
(б) C60/CS2 Пунктиром показано позицію відсутнього піка йона [С118]
+
. Ін-
тенсивність опромінення 110мДж/cм2.
ОСОБЛИВОСТІ ЙОНОФОРМУВАННЯ ФУЛЛЕРЕНУ С60 В МАС-СПЕКТРОМЕТРІЇ 767
ються в мас-спектрі. Таким чином, можна зробити висновок, що в
процесі лазерної десорбції/йонізації фуллерену, осадженого з роз-
чину C60/TL на поверхню стандартної металевої підкладки, відбува-
ється утворення високомолекулярних фуллеренопохідних струк-
тур шляхом злиття заряджених та невтральних молекуль фуллере-
ну та його фраґментів в йонному джерелі мас-спектрометра.
З вищесказаного логічно було б стверджувати, що, по-перше,
процес злиття в йонному джерелі залежить від наявности зарядже-
них і невтральних форм фуллерену та його фраґментів, які присут-
ні в йонному джерелі при лазерній десорбції/йонізації зразка фул-
лерену [5]; по-друге, процес десорбції/йонізації фуллерену з плівки
і відповідно процес його злиття не повинні залежати від природи
розчинника, з якого осаджений фуллерен. Звичайно, останнє твер-
дження є змістовним, якщо розчинник повністю випаровується при
формуванні плівки, формуючи кубічну гранецентровану ґратницю.
Всупереч останньому твердженню в мас-спектрі, одержаному з
осадженого на металеву підкладку розчину С60/CS2, інтенсивності
піків, що відповідають йонам фраґментів [С60−2k]
+
знаходяться на рів-
ні з фоном. Зважаючи на те, що інтенсивність будь-якого піка мас-
спектру, зокрема, і піків фраґментів С60, є відносна характеристика
концентрації відповідних йонів в йонному джерелі, можна ствер-
джувати, що йони-фраґменти [С60−2k]
+
фуллерену, осадженого з CS2,
не утворюються, або ж їх утворення пригнічується. В результаті,
процес формування фуллереноподібних структур типу [С120−2n]
+
та-
кож неможливий, про що свідчить відсутність характерних піків в
області 1200—1500 Да (рис. 1, б). Потрібно зазначити, що при майже
відсутній фраґментації С60 для зразка С60/CS2 інтенсивність його мо-
лекулярного йона залишається того ж порядку, що й інтенсивність
[С60]
+
для зразка С60/TL. У той же час, процес «скидання» надлишко-
вого збудження, який призводить до фраґментації молекуль, відбу-
вається по-різному для двох зразків. Причиною такого ефекту, на
нашу думку, може бути наявність молекуль розчинника в йонному
джерелі, що існували у вигляді кристалосольватів вихідної осадже-
ної плівки С60. Це підтверджується тим, що фуллерен С60 схильний
до утворення кристалосольватів – молекулярних комплексів з роз-
чинником у твердій фазі [8, 9]. Незважаючи на те, що піки йонів CS2
або його фраґментів у мас-спектрі відсутні, вплив даного розчинника
на формування кінцевого мас-спектру не викликає сумнівів.
На рисунку 2, а зображено мас-спектер зразка С60/NMP, одержа-
ного при застосуванні рефлектронної моди відділення йонів. Окрім
стандартного набору піків [С60−2k]
+
в області молекулярного йона
[С60]
+, в масовому діяпазоні 1000—5000 Да спостерігаються періодич-
но повторювані групи піків, кількість яких залежить від інтенсивно-
сти лазерного опромінення. З наведених мас-спектрів зразка
С60/NMP, одержаних при 110 мДж/см2
та 70 мДж/см2
(рис. 2, б, в)
768 О. Б. КАРПЕНКО, С. В. СНЕГІР, О. А. КИЗИМА та ін.
видно, що зменшення інтенсивности лазера призводить до зменшен-
ня кількости спостережуваних груп піків. Оскільки інтенсивність
110 мДж/см2
є максимально можливою для даного приладу, то ми не
виключаємо, що подальше збільшення інтенсивности може призво-
дити до появи ще більшої кількости груп піків, про що свідчать мас-
спектрометричні дослідження фотополімеризованих плівок фулле-
рену при інтенсивності лазера величиною кілька Дж/cм2
[10].
Оскільки ріжниця між двома сусідніми піками будь-якої групи
однакова і дорівнює 24 Да і відповідає частинці С2, що є характер-
ним тільки для фуллерену С60, то можна зробити висновок, що гру-
пи піків у мас-спектрі на рис. 2, а відносяться виключно до вугле-
цевомістячих кластерів фуллерену, фраґментація яких відбуваєть-
ся шляхом попарного відщеплення вуглецю. Тому кожну групу пі-
ків можна описати як N (C60−2k), де номер групи N = 1, 2, …, 8, а k = 0,
а б
в
Рис. 2. Мас-спектер позитивних йонів з високим відділенням зразка
С60/NMP (а), одержаних при 110 мДж/см
−2
(б) та при 70 мДж/см
−2
(в) лазе-
рного опромінення. Вставки відображають частину мас-спектру для фраґ-
ментів [С60−2k]
+
, де k = 1, 2, …, 6 та фраґментів димера 2⋅[С60−2k]
+
.
ОСОБЛИВОСТІ ЙОНОФОРМУВАННЯ ФУЛЛЕРЕНУ С60 В МАС-СПЕКТРОМЕТРІЇ 769
1, 2, …. Де значення індексу k, який відображає кількість відщеп-
лених пар вуглецю, або іншими словами глибину фраґментації кла-
стерів, для кожного значення N різний. Виявлено, що зі збільшен-
ням значення N, тобто розміру кластера, індекс k і фраґментація
відповідного кластера зростає. Так для тримера (N = 3) та тетрамет-
ра (N = 4) k = 1, 2, …, 13 та 1, 2, …, 16 відповідно. Це спостереження
корелює з раніше опублікованими мас-спектрометричними дослі-
дженнями фотополімеризованої плівки фуллерену С60 [11].
В той же час, варіювання часу затриманої екстракції не виявили
зміни характеру розподілу інтенсивности масових піків для всіх
значень N. Це свідчить про те, що кластери не утворюються в дже-
релі йонів мас-спектрометра шляхом злиття реакційних фраґмен-
тів, як у випадку толуолу, а безпосередньо десорбуються з плівки з
наступною їх фраґментацією. Про це свідчить відмінність у розпо-
ділах інтенсивности в області димера фуллерену для зразків
C60/NMP і C60/TL (рис. 2, а, б). У випадку C60/NMP максимум інтен-
сивности припадає на йони [С110]
+, [С112]
+, а не на [С118]
+
як для
С60/TL. Зменшення інтенсивности опромінення призводить до па-
діння інтенсивности, як молекулярного йона С60 так і його йонів-
кластерів (рис. 2, б, в). Тому ми схильні стверджувати, що під час
лазерної десорбції/йонізації відбувається фотополімеризація оса-
дженого С60 з подальшим руйнуванням фотополімеризованої плів-
ки, результатом чого є десорбція фраґментів фотополімеризованого
матеріялу. Присутність піка молекулярного йона С60 свідчить про
неповну фотополімеризацію, внаслідок чого частина молекуль при
опроміненні залишається у вихідному, мономолекулярному стані.
Незначна їх кількість і кількість фраґментів [С60−2k]
+
, що утворили-
ся в результаті їх деструкції в йонному джерелі мас-спектрометра,
недостатня для активації процесу злиття з утворенням фуллерено-
похідних структур типу [С120−2k]
+, який є характерним для зразка
С60/TL. Отже, йони фраґменти N⋅[С60−2k]
+
на рис. 2, а є результатом
двох різних процесів активованих лазерним опроміненням. Пер-
ший – це фраґментація збуджених мономолекулярних форм С60.
Другим і переважним процесом є десорбція і подальша фраґмента-
ція фраґментів фотополімеризованої плівки С60.
На нашу думку, процес фотополімеризації фуллерену С60 в мас-
спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією, викликаний при-
сутністю в осаджених плівках молекуль розчинника – NMP, що
раніше було підтверджено методою Раманової спектроскопії при
осаджені розчину С60/NMP [12]. Тому лазерне опромінення інтен-
сивністю 110 мДж/cм2
у даному експерименті частково вбирається
залишковими молекулями NMP, ведучи до фотополімеризації мо-
лекуль С60. Відомо, що 25 мДж/cм2
достатньо для досягнення мак-
симального ефекту фотополімеризації плівки С60 [10]. А збільшен-
ня інтенсивности до 30 мДж/cм2
веде до графітизації плівки. Тобто
770 О. Б. КАРПЕНКО, С. В. СНЕГІР, О. А. КИЗИМА та ін.
зміна процесу перерозподілу енергії в плівці в присутності NMP
впливає на вислідний мас-спектер. Схожий вплив на вислідний
мас-спектер плівок С60 фотополімеризованих лазером з різною дов-
жиною хвилі виявлено раніше [13].
4. ВИСНОВКИ
Таким чином, процес лазерної десорбції/йонізації є чутливим до
наявности залишкових молекуль розчинника, які можуть як сти-
мулювати утворення складних фуллеренопохідних структур (зра-
зок С60/NMP), так і пригнічувати йон-молекулярні реакції в йон-
ному джерелі мас-спектрометра (зразок С60/CS2).
Встановлено, що йоноформування фуллерену С60, осадженого з ну-
клеофільного розчинника (NMP), є комплексним процесом, який
умовно можна розділити на такі етапи: спочатку відбувається процес
фотополімеризації осаджених колоїдних частинок (димерів, триме-
рів, тетраметрів, тощо) у процесі лазерного опромінення зразка з по-
дальшою їх десорбцією/йонізацією. Залишкові молекулі розчинни-
ка NMP є посередником між спадним ультрафіолетовим опромінен-
ням та молекулями С60, знижуючи тим самим деструктивні процеси
під час десорбції, частково вбираючи УФ опромінення і сприяючи
протіканню процесу полімеризації плівки при її опроміненні лазе-
ром. Присутність у мас-спектрах йонів-кластерів N⋅(C60−2k) де k = 1, 2,
3, … пояснюється руйнуванням мережі ковалентнозв’язаних моле-
куль С60 під час десорбції. Розрив цих зв’язків відбувається довіль-
ним чином, оскільки полімеризація знижує стабільність кожної мо-
лекулі, яка входить до складу полімера.
Можливо, що NMP виконує роль матриці в матрично-стимульо-
ваній лазерній десорбції/йонізації. Але традиційна матриця в
МАЛДЙ практично не взаємодіє з досліджуваними молекулями,
тоді як взаємодія С60 та NMP стимулює утворення стабільного з ча-
сом колоїду. Не можна виключати, що даний вид взаємодії також
має певний вплив на протікання процесу фотополімеризації. Але ця
гіпотеза вимагає більш ґрунтовних експериментальних та теорети-
чних досліджень.
Роботу виконано в Центрі колективного користування науковим
приладом «Мас-спектрометричний комплекс із лазерною десорбці-
єю та йонізацією Autoflex II LRF20» (Інститут хімії поверхні ім.
О. О. Чуйка НАН України).
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. O. A. Kyzyma, M. V. Korobov, M. V. Avdeev et al., Fullerenes, Nanotubes and
Carbon Nanostructures, 18: 458 (2010).
ОСОБЛИВОСТІ ЙОНОФОРМУВАННЯ ФУЛЛЕРЕНУ С60 В МАС-СПЕКТРОМЕТРІЇ 771
2. N. Sukhendu, P. Haridas, and A. V. Sapre, Chem. Phys. Lett., 360: 422 (2002).
3. V. L. Aksenov, M. V. Avdeev, T. V. Tropin et al., Physica B, 385: 795 (2006).
4. O. A. Kyzyma, M. V. Korobov, M. V. Avdeev et al., Chem. Phys. Lett., 493: 103
(2010).
5. J. Maul, T. Berg, E. Marosits, G. Schönhense et al., Phys. Rev. B, 74: 161406
(2006).
6. H. Ajie, M. M. Alvarez, S. J. Anz et al., J. Phys. Chem., 94: 8630 (1990).
7. M. Alfè, B. Apicella, R. Barbella et al., Chem. Phys. Lett., 405: 193 (2005).
8. М. А. Ходорковский, С. В. Мурашов, Т. О. Артамонова и др., ЖТФ, 79: вып.
10: 147 (2009).
9. M. V. Korobov, E. B. Stukalin, A. L. Mirakyan et al., Carbon, 41: 2743 (2003).
10. E. Alvarez-Zauco, H. Sobral, E. V. Basiuk et al., Appl. Surf. Sci., 248: 243
(2005).
11. A. M. Rao, P. Zhou, K.-A. Wang et al., Science, 259: 955 (1993).
12. M. Baibarac, L. Mihut, N. Preda et al., Carbon, 43: 1 (2005).
13. I. Baltog, L.Mihut, M. Baibarac et al., Journal of Optoelectronics and Advanced
Materials, 7, No. 4: 2165 (2005).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-75880 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-01T22:46:58Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Карпенко, О.Б. Снегір, С.В. Кизима, О.А. Тропін, Т. В. Авдєєв, М.В. Покровський, В.О. 2015-02-05T15:29:28Z 2015-02-05T15:29:28Z 2012 Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією / О.Б. Карпенко, С.В. Снегір, О.А. Кизима, Т.В. Тропін, М.В. Авдєєв, В.О. Покровський // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2012. — Т. 10, № 4. — С. 763-771. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1816-5230 PACSnumbers:33.80.Rv,68.43.Tj,79.20.Eb,79.20.La,81.05.ub,81.16.Mk,82.80.Rt https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75880 У роботі методою безматричної лазерної десорбції/йонізації (ЛДЙ) досліджено йоноформування фуллерену С60, осадженого з розчинників з різними фізико-хемічними властивостями. За характером одержаних мас-спектрів встановлено, що процеси йоноутворення при ЛДЙ фуллерену С60, осадженого з N-метил-2-пірролідона (NMP), толуолу (TL), дисульфіду кремнію (CS2) на поверхню крицевого підложжя, відбуваються по-різному. Встановлено, що присутність молекуль розчинника N-метил-2-пірролідона в осадженій фуллереновій плівці стимулює фотополімеризацію фуллерену С60 під час ЛДЙ. Виявлено, що процес утворення фуллеренпохідних структур типу [С120−2n] + та [С180−2n] + в йонному джерелі мас-спектрометра характерний для фуллерену, осадженого з толуолу, тоді як осадження з CS2 пригнічує утворення таких структур. Ion formation of C60 fullerene precipitated from solvents with various physical and chemical properties is investigated by matrix-free laser desorption— ionization (LDI). As found from character of obtained mass spectra of fullerene, the processes of ion formation of C60 fullerene precipitated onto surface of steel substrate from N-methyl pyrrolidone (NMP), from toluene (TL), and from disulphide carbon (CS2) occur in different ways in LDI experiment. As found out, the presence of NMP solvent molecules in precipitated fullerene film induces photopolymerization of C60 fullerene. As revealed, the formation of fullerene derivative structures such as [С120−2n] + and [С180−2n] + in ion source of mass spectrometer is attributed to fullerene precipitated from toluene, whereas precipitation from CS2 suppresses formation of such structures. В работе методом безматричной лазерной десорбции/ионизации (ЛДИ) исследовано ионоформирование фуллерена С60, осаждённого из растворителей с разными физико-химическими свойствами. По характеру полученных масс-спектров установлено, что процессы ионообразования при ЛДИ фуллерена С60, осаждённого из N-метил-2-пирролидона (NMP), толуола (TL), дисульфида кремния (CS2) на поверхность стальной подложки, происходят по-разному. Установлено, что присутствие молекул растворителя N-метил-2-пирролидона в осаждённой фуллереновой плёнке стимулирует фотополимеризацию фуллерена С60 во время ЛДИ. Выявлено, что процесс образования фуллеренпроизводных структур типа [С120−2n] + и [С180−2n] + в ионном источнике масс-спектрометра характерен для фуллерена, осаждённого из толуола, тогда как фуллерен, осаждённый из CS2, подавляет образование таких структур. Роботу виконано в Центрі колективного користування науковим приладом «Мас-спектрометричний комплекс із лазерною десорбцією та йонізацією Autoflex II LRF20» (Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України). uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією Article published earlier |
| spellingShingle | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією Карпенко, О.Б. Снегір, С.В. Кизима, О.А. Тропін, Т. В. Авдєєв, М.В. Покровський, В.О. |
| title | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією |
| title_full | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією |
| title_fullStr | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією |
| title_full_unstemmed | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією |
| title_short | Особливості йоноформування фуллерену С₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією |
| title_sort | особливості йоноформування фуллерену с₆₀ в мас-спектрометрії з лазерною десорбцією/йонізацією |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/75880 |
| work_keys_str_mv | AT karpenkoob osoblivostíionoformuvannâfullerenus60vmasspektrometríízlazernoûdesorbcíêûionízacíêû AT snegírsv osoblivostíionoformuvannâfullerenus60vmasspektrometríízlazernoûdesorbcíêûionízacíêû AT kizimaoa osoblivostíionoformuvannâfullerenus60vmasspektrometríízlazernoûdesorbcíêûionízacíêû AT tropíntv osoblivostíionoformuvannâfullerenus60vmasspektrometríízlazernoûdesorbcíêûionízacíêû AT avdêêvmv osoblivostíionoformuvannâfullerenus60vmasspektrometríízlazernoûdesorbcíêûionízacíêû AT pokrovsʹkiivo osoblivostíionoformuvannâfullerenus60vmasspektrometríízlazernoûdesorbcíêûionízacíêû |