Рассмотрены химические свойства пенталена и его изомеров, а также их катионов. Пентален и его производные играют важную роль в процессах образования и разрушения полиароматических углеводородов - основных компонентов микрочастиц сажи, образующихся в процессе сгорания органического топлива. Также обсуждается явление изменения ароматических/антиароматических свойств пенталена и двух его основных изомеров при ионизации (изменении количества p-электронов).
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
Гипотеза о том, что микрочастицы различного состава, в большом количестве присутствующие в воздухе городов и промышленных центров, чрезвычайно токсичны и являются причиной возникновения множества наиболее распространенных заболеваний, была экспериментально подтверждена знаменитым исследованием влияния загрязнения атмосферы микрочастицами на здоровье населения в шести крупных европейских [1] и позже - 15 и американских городах.
Список литературы
1. Dockery D.W., Pope C.A., Xu X., Spengler J.D., Ware J.H., Fay M.E., Ferris B.G., Speizer F.E. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities // N. Engl. J. Med. 1993. V. 329. P. 1753-1759.
2. Miller F.J., Gardner D.E., Graham J.A., Lee Jr.R.E., Wilson W.E. Bachmann J.D. Size considerations for establishing a standard for inhalable particles // J. Air Pollut. Control Assoc. 1979. V. 29. P. 610-615.
3. Siegmann K., Siegmann H.C. Molecular precursor of soot and quantification of the associated health risk // Current problems in condensed matter. New York: Plenum Press, 1998. P. 143-60.
4. Richter H., Howard J.B. Formation and consumption of single-ring aromatic hydrocarbons and their precursors in premixed acetylene, ethylene and benzene flames // Prog. Energy Comb. Sci. 2000. V. 26. P. 565-608. EDN: LSHJWH
5. Richter H., Howard J.B. Formation of polycyclic aromatic hydrocarbons and their growth to soot - a review of chemical reaction pathways // Phys. Chem. Chem. Phys. 2002. V. 4. P. 2038-2055. EDN: YKRLCV
6. Dyakov Y.A., Ni C.K., Lin S.H., Lee Y.T., Mebel A.M. Photodissociation of azulene at 193 nm: Ab initio and RRKM study // J. Phys. Chem. A. 2005. V. 109. P. 8774-8784. EDN: MIXZQF
7. Dyakov Y.A., Ni C.K., Lin S.H., Lee Y.T., Mebel A.M. Acetylene elimination processes from neutral and positively charged azulene: Ab initio and RRKM study // J. Chinese Chem. Soc. 2006. V. 53, N 1. P. 161-168. EDN: MIXZTR
8. Dyakov Y.A., Ni C.K., Lin S.H., Lee Y.T., Mebel A.M. Ab initio and RRKM study of photodissociation of azulene cation // Phys. Chem. Chem. Phys. 2006. V. 8. P. 1404-1415. EDN: MIXZSN
9. Kislov V.V., Mebel A.M. The formation of naphthalene, azulene, and fulvalene from cyclic C5 species in combustion: An ab initio/RRKM study of 9-H-fulvalenyl (C5H5-C5H4) radical rearrangements // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. P. 9532-9543. EDN: LKHWPT
10. Ni C.K., Tseng C.M., Lin M.F., Dyakov Y.A. Photodissociation dynamics of small aromatic molecules studied by multimass ion imaging // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. P. 12631-12642. EDN: MIXZVP
11. Lin M.F., Tseng C.M., Dyakov Y.A., Ni C.K. Photostability of amino acids: Internal conversion versus dissociation // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. Art. N 241104.
12. Mebel A.M., Kislov V.V. Can the C5H5 → C5H5 / C10H10 → C10H9 + H / C10H8 + H2 reaction produce naphthalene? An ab initio/RRKM study // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. P. 9825-9833. EDN: NAESUJ
13. Dyakov Y.A., Bagchi A., Lee Y.T., Ni C.K. Photodissociation dynamics of benzoic acid // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. Art. N 014305. EDN: OBNPOH
14. Yang Y.L., Dyakov Y., Lee Y.T., Ni C.K., Sun Y.L., Hu W.P. Photodissociation dynamics of hydroxybenzoic acids // J. Chem. Phys. 2011. V.134. Art. N 034314. EDN: OCDHVR
15. Mebel A.M., Landera A. Product branching ratios in photodissociation of phenyl radical: A theoretical ab initio/Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus study // J. Chem. Phys. 2012. V. 136. Art. N 234305. EDN: RMUXQB
16. Hsu H.C., Tsai M.T., Dyakov Y.A., Ni. C.K. Energy transfer of highly vibrationally excited molecules studied by crossed molecular beam/time-sliced velocity map ion imaging // Int. Rev. Phys. Chem. 2012. V. 31. P. 201-233.
17. Galimova G.R., Azyazov V.N., Mebel A.M. Reaction mechanism, rate constants, and product yields for the oxidation of cyclopentadienyl and embedded five-member ring radicals with hydroxyl // Combust. Flame. 2018. V. 187. P. 147-164. EDN: XNRRXX
18. Zhao L., Kaiser R.I., Xu B., Ablikim U., Ahmed M., Zagidullin M.V., Azyazov V.N., Howlader A.H., Wnuk S.F., Mebel A.M. VUV photoionization study of the formation of the simplest polycyclic aromatic hydrocarbon: Naphthalene (C10H8) // J. Phys. Chem. Lett. 2018. V. 9. P. 2620-2626. EDN: XXJKJN
19. Hsu H.C., Tsai M.T., Dyakov Y., Ni C.K. Energy transfer of highly vibrationally excited phenanthrene and diphenylacetylene // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. V. 13. P. 8313-8321.
20. Dyakov Y.A., Adamson S.O., Golubkov G.V., Gubanova D.P., Kazaryan M.A., Kazaryan S.M., Andrienko O.S., Golubkov M.G. Changing the aromaticity properties of small organic molecules after the ionization // Proc. SPIE. 2019. V. 11322. Art. N 113221Q. EDN: CWEJKW
21. Hückel E. Quantum-theoretical contributions to the benzene problem. I. The electron configuration of benzene and related compounds // Z. Phys. 1931. V. 70. P. 204-286.
22. Philis J., Drougas E., Kosmas A.M. The (Lb)S1 ← S0 transition of phenylpropyne and phenylacetylene: An experimental and ab initio study // Chem. Phys. 2004. V. 306. P. 253-263. EDN: KJSJKN
23. Sorkhabi O., Qi F., Rizvi A.H., Suits A.G. The ultraviolet photochemistry of phenylacetylene and the enthalpy of formation of 1,3,5-hexatriyne // J. Am. Chem. Soc. 2001. V. 123. P. 671-676.
24. Eyring H., Lin S.H., Lin S.M. Basic Chemical Kinetics. New York: Wiley, 1980.
25. Robinson P.J., Holbrook K.A. Unimolecular Reactions. New York: Wiley, 1972.
26. Steinfeld J.I., Francisco J.S., Hase W.L. Chemical Kinetics and Dynamics. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1999.
27. Kislov V.V., Nguyen T.L., Mebel A.M., Lin S.H., Smith S.C. Photodissociation of benzene under collision-free conditions: An ab initio/Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus study // J. Chem. Phys. 2004. V. 120. P. 7008-7017. EDN: KFGRKD
28. Sharifi M., Kong F, Chin S.L., Mineo H., Dyakov Y., Mebel A.M., Chao S.D., Hayashi M., Lin S.H. Experimental and theoretical investigation of high-power laser ionization and dissociation of methane // J. Phys. Chem. A. 2007. V. 111. P. 9405-9416. EDN: MKMVIB
29. Baboul A.G., Curtiss L.A., Redfern P.C., Raghavachari K. Gaussian-3 theory using density functional geometries and zero-point energies // J. Chem. Phys. 1999. V. 110. N 16. P. 7650-7657.
30. Curtiss L.A., Raghavachari K., Redfern P.C., Baboul A.G., Pople J.A. Gaussian-3 theory using coupled cluster energies // Chem. Phys. Lett. 1999. V. 314, N 1-2. P. 101-107. EDN: AEGICJ
31. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Petersson G.A., Nakatsuji H., Li X., Caricato M., Marenich A.V., Bloino J., Janesko B.G., Gomperts R., Mennucci B., Hratchian H.P., Ortiz J.V., Izmaylov A.F., Sonnenberg J.L., Williams-Young D., Ding F., Lipparini F., Egidi F., Goings J., Peng B., Petrone A., Henderson T., Ranasinghe D., Zakrzewski V.G., Gao J., Rega N., Zheng G., Liang W., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Throssell K., Montgomery J.A., Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M.J., Heyd J.J., Brothers E.N., Kudin K.N., Staroverov V.N., Keith T.A., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A.P., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Millam J.M., Klene M., Adamo C., Cammi R., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Farkas O., Foresman J.B., Fox D.J. Gaussian 09, Revision A.02. Wallingford CT: Gaussian Inc., 2009.
32. Wang Q.Q., Wu D., Jin M.X., Liu F.C., Hu F.F, Cheng X.H., Liu H., Hu Z., Ding D.J., Mineo H., Dyakov Y.A., Mebel A.M., Chao S.D., Lin S.H. Experimental and theoretical investigations of ionization/dissociation of cyclopentanone molecule in a femtosecond laser field // J. Chem. Phys. 2008. V. 129. Art. N 204302. EDN: YATTEN
33. Wang Q.Q., Wu D., Jin M.X., Liu F.C., Hu F.F, Cheng X.H., Liu H., Hu Z., Ding D.J., Mineo H., Dyakov Y.A., Mebel A.M., Chao S.D., Lin S.H. Ionization and dissociation processes of pyrrolidine in intense femtosecond laser field // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 11805-11815. EDN: MHFPYB
34. Wang Q.Q., Dyakov Y.A., Wu D., Zhang D.D., Jin M.X., Liu F.C., Liu H., Hu Z., Ding D.J., Mineo H., Teranishi Y., Chao S.D., Lin S.H., Cheng X.H., Kosheleva O.K., Mebel A.M. Ionization/dissociation processes of methyl-substituted derivates of cyclopentanone in intense femtosecond laser field // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 586. P. 21-28. EDN: SRSODT
35. Zyubina T.S., Dyakov Y.A., Lin S.H., Bandrauk A.D., Mebel A.M. Theoretical study of isomerization and dissociation of acetylene dication in the ground and excited electronic states // J. Chem. Phys. 2005. V. 123. Art. N 134320. EDN: LJDEGL
36. Mebel A.M., Zyubina T.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Показано, что разогрев вулканического материала, взятого на вулкане Этна (Италия), апокампическим разрядом уменьшает напряжение, при котором от канала разряда стартует положительный стример - апокамп, и увеличивает скорость его распространения. По спектрам люминесценции видно, что эти процессы сопровождаются эмиссией легкоионизуемых K и Na, что согласуется с данными об элементном составе образцов Этны. На основе полученной информации предложена гипотеза о том, что в местах повышенной вулканической активности на высотах 10-18 км (на уровне тропосферы) вероятность появления голубых струй и стартеров повышается.
На основе численного моделирования в программном комплексе ANSYS разработана конструкция мономорфного (униморфного) деформируемого зеркала. Выбрана структура управляющих электродов, обеспечивающая на световой апертуре отработку аберраций до 5-го порядка включительно (первые 21 полином Цернике) с высокой точностью воспроизведения. Приведены расчеты основных характеристик мономорфного зеркала: функции влияния электродов, погрешность отработки заданных аберраций, прогиб зеркала под действием собственного веса, термодеформации поверхности зеркала вследствие изменения температуры окружающей среды, термодеформации и температурное поле от падающего лазерного излучения, собственные частоты колебаний зеркала. Результаты свидетельствуют о возможности использования зеркала для эффективной работы в составе адаптивной оптической системы.
В работе представлены экспериментальная установка, эксперименты по измерению и расчет светового давления на конструкционные материалы для разных углов падения света. Расчет необходим для определения светотехнических свойств материала и суммарного момента сил солнечного давления. В качестве конструкционного материала использовался промышленный металлотрикотаж - сетеполотно. Для расчета было проведено более 4000 экспериментальных измерений коэффициентов пропускания и коэффициентов отражения сетеполотна.
Представлены результаты лидарного зондирования тропосферного аэрозоля, выполненного в Калининграде (54° с. ш., 20° в. д.) с применением двухволнового атмосферного лидара (532 и 1064 нм), который позволяет проводить зондирование аэрозоля до высот 10-12 км. В результате измерений мощности рассеянного в тропосфере лидарного сигнала с 2011 по 2018 г. установлены особенности вертикальной структуры и динамики аэрозоля. Анализ результатов показал усиление волновой активности в диапазоне акустико-гравитационных волн в тропосфере во время прохождения солнечного терминатора.
Представлены результаты лабораторных экспериментов по регистрации сигналов обратнорассеянного излучения ИК-лазера от аэрозольных частиц, содержащих органические примеси. Исследования выполнены на лабораторном стенде по схеме лидарного зондирования на контролируемой оптической трассе. В качестве модельных сред использовались водный аэрозоль и водные растворы, содержащие органические примеси: триптофан, изопропиловый спирт, глицерин, никотинамидадениндинуклеотид. Результаты измерений сигналов обратного рассеяния для различных органических примесей в исследуемых аэрозольных частицах показывают возможность использования ИК-лазеров со сканированием частоты излучения для дистанционного зондирования атмосферного органического аэрозоля.
Представлены результаты разработки комплекса для проведения высокоскоростной визуально-оптической диагностики процессов плазмохимического синтеза в смесях порошков, инициируемых СВЧ-излучением гиротрона. Комплекс предусматривает получение не только изображений процессов в реакторе, но и спектра возникающего излучения. Комплекс включает в себя видеокамеры, спектрометры, систему синхронизации и предполагает возможность установки системы активной фильтрации на основе активных сред на парах металлов. Также приведены результаты визуализации процесса синтеза различных керамических микро- и наночастиц. Показано, что использование временной фильтрации оптических изображений не позволяет полностью подавить влияние фонового излучения.
Рассмотрены условия формирования ТГц-излучения в монокристаллах ZnGeP2 при генерации разностной частоты. Показано, что для реализации эффективного ТГц-излучения требуются источники двухчастотной лазерной накачки с длительностью импульсов генерации ~ 1 нс. Предлагается использовать в качестве такого источника ИК-излучение (на переходах Sr I в области 3 мкм и Sr II - 1 мкм) системы «задающий генератор - усилитель» на парах стронция. Рассмотрены условия формирования инверсии населенности, при которых в активной среде лазера на парах стронция реализуется длительность импульсов генерации ~ 1 нс. Показано, что при использовании такой системы можно увеличить среднюю мощность генерации лазера на парах стронция пропорционально увеличению объема активной среды усилителя.
Впервые при накачке азота импульсным индукционным разрядом получена энергия генерации 10 мДж с импульсной мощностью свыше 1 МВт. Длительность импульсов генерации на полувысоте созданного индукционного азотного лазера составляла (8,5 ± 0,5) нс. Лазерная генерация была получена на двух длинах волн - 337,1 и 357,7 нм. Пучок генерации в поперечном сечении имел форму кольца диаметром ~ 33 мм и шириной ~ 2 мм.
В работе представлены результаты разработки активного элемента на переходах атома натрия с продольной и поперечной накачкой. Экспериментально исследована возможность получения излучения на резонансных переходах при возбуждении активной среды с помощью импульсов наносекундной длительности различной энергии и спектрального состава. Накачка среды осуществлялась с помощью лазера на красителях и CuBr-лазера. Зафиксировано излучение на D -линиях натрия при накачке желтой линией излучения CuBr-лазера.
При возбуждении электронным пучком парогазовой смеси Ne + Tl и создании инверсии населенностей на переходах иона таллия Tl+ в реакциях перезарядки получена и исследована лазерная генерация на линиях Tl+ с λ = 1922; 1385,2; 595,1; 695 и 707 нм (на первых двух линиях - впервые). В исследуемом диапазоне параметров накачки получена линейная зависимость мощности генерации от мощности накачки, свидетельствующая об эффективности электронно-пучкового возбуждения. Достигнута средняя мощность излучения 44 мВт на λ = 595 нм при частоте 1 кГц с эффективностью ~ 0,06%. Проведено численное моделирование энергетических характеристик лазера.
В работе описан созданный ИК-лазер с накачкой импульсным индукционным цилиндрическим разрядом, генерирующий в области 900-2050 нм на переходах атомов Xe I. В качестве активной среды использовался ксенон и его смеси с гелием и аргоном. Проведены экспериментальные исследования влияния состава активной газовой среды на интенсивность излучения атомов Xe I. Спектр генерации состоял из трех линий с длинами волн 904,5; 1733 и 2026 нм. Соотношение интенсивностей сильно зависело от состава активной среды. Длительность оптических импульсов излучения достигала (8 ± 1) нс на полувысоте.
Представлены результаты экспериментальных исследований влияния условий накачки на спектральные и временные характеристики излучения ИК Ar I-лазера при возбуждении активной среды импульсным индукционным продольным разрядом. Получена лазерная генерация на переходах нейтральных атомов аргона на длинах волн 1213, 1240, 1270, 1694, 1791 нм в чистом аргоне и в его двухкомпонентных смесях с гелием и неоном. Длительность оптических импульсов на полувысоте составляла (5 ± 1) нс. Энергия излучения достигала 0,1 мДж.
C 15 по 20 сентября 2019 г. в Институте оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН (г. Томск) прошла XIV Международная конференция по импульсным лазерам и применениям лазеров AMPL-2019. Число участников форума было гораздо больше, чем во все предыдущие годы. Тематика традиционно отражала результаты исследований последних лет: фундаментальные вопросы лазерной физики, физические и химические процессы в активных средах лазеров, новые лазеры и лазерные системы, применения лазеров, создание приборов на основе лазерных источников, новые оптические технологии, проблемы коммерциализации лазеров и приборов на их основе.
Издательство
- Издательство
- СО РАН
- Регион
- Россия, Новосибирск
- Почтовый адрес
- 630090, Новосибирская обл, г Новосибирск, Советский р-н, пр-кт Академика Лаврентьева, д 17
- Юр. адрес
- 630090, Новосибирская обл, г Новосибирск, Советский р-н, пр-кт Академика Лаврентьева, д 17
- ФИО
- Пармон Валентин Николаевич (ПРЕДСЕДАТЕЛЬ СО РАН)
- E-mail адрес
- sbras@sb-ras.ru
- Контактный телефон
- +7 (495) 9381848