zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-440Research Article******ТЕРАГЕРЦОВОЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ САЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТЫ И САЛИЦИЛАТА НАТРИЯTERAHERTZ SPECTROSCOPIC INVESTIGATION OF SALICYLIC ACID AND SODIUM SALICYLATEDingL. .DingL. .noemail@neicon.ruFanW. -H.FanW. -H.fanwh@opt.ac.cnSongC. .SongC. .noemail@neicon.ruChenX. .ChenX. .noemail@neicon.ruChenZ. -Y.ChenZ. -Y.noemail@neicon.ruСианьский институт оптики и точной механики Китайской АН; Университет Китайской АНXi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences; University of Chinese Academy of SciencesСианьский институт оптики и точной механики Китайской АНXi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences2018100320208561021(1)-1021(7)Copyright © Ding L..., Fan W.-., Song C..., Chen X..., Chen Z.-., 20202020Ding L..., Fan W.-., Song C..., Chen X..., Chen Z.-.Ding L..., Fan W.-., Song C..., Chen X..., Chen Z.-.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/440

Терагерцовые спектры салициловой кислоты и салицилата натрия измерены методом широкополосной терагерцовой спектроскопии с временным разрешением. Установлены новые особенности поглощения салициловой кислоты и салицилата натрия. Показано, что салициловую кислоту и салицилат натрия можно легко различать на основе их терагерцовых спектров, что связано с их внутри- и межмолекулярными структурными различиями. Расчеты в соответствии с теорией функционала плотности твердого тела свидетельствуют о том, что особенности поглощения салициловой кислоты (за исключением 2.28 ТГц) обусловлены в основном межмолекулярными взаимодействиями. Согласно расчетам в соответствии с теорией газов поглощение салицилата натрия (за исключением 0.40 TГц) обусловлено главным образом внутримолекулярными вибрациями. Установлено, что колебательные терагерцовые моды высокочувствительны к молекулярной структуре и межмолекулярным взаимодействиям. Это способствует применению терагерцовой спектроскопии для идентификации химических веществ и лекарственных препаратов со сходной молекулярной структурой.

The terahertz spectra of salicylic acid and sodium salicylate are measured by broadband terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS). Two absorption features of salicylic acid and three characteristic features of sodium salicylate are reported for the first time. Our investigation shows that salicylic acid and sodium salicylate can be easily distinguished based on their distinctive THz spectra, which could be attributed to their intra- and intermolecular structure differences. Furthermore, solid-state density functional theory calculations reveal that the absorption features of salicylic acid mainly originate from intermolecular interactions, except the absorption feature at 2.28 THz, while gaseous-state theory calculations show that the absorption features of sodium salicylate mainly come from intramolecular vibrations except the absorption feature at 0.40 THz. Our investigation indicates that THz vibrational modes are highly sensitive to molecular structures and intermolecular interactions, promoting the application of THz spectroscopy in distinguishing chemicals and pharmaceuticals with similar molecular structures.

терагерцовый спектртеория функционала плотностимежмолекулярные взаимодействиявнутримолекулярные колебанияterahertz spectrumdensity functional theoryintermolecular interactionsintramolecular vibrationsReferencesG. Davies, A. D. Burnett, W. H. Fan, E. H. Linfield, J. E. Cunningham, Mater. Today, 11, 18-26 (2008).G. Davies, A. D. Burnett, W. H. Fan, E. H. Linfield, J. E. Cunningham, Mater. Today, 11, 18-26 (2008).J. Hooper, E. Mitchell, C. Konek, J. Wilkinson, J. Wilkinson, Chem. Phys. Lett., 467, 309-312 (2009).J. Hooper, E. Mitchell, C. Konek, J. Wilkinson, J. Wilkinson, Chem. Phys. Lett., 467, 309-312 (2009).F. Zhang, O. Kambara, K. Tominaga, J. I. Nishizawa, T. Sasaki, H. W. Wang, M. Hayashi, RSC Adv., 4, 269-278 (2014).F. Zhang, O. Kambara, K. Tominaga, J. I. Nishizawa, T. Sasaki, H. W. Wang, M. Hayashi, RSC Adv., 4, 269-278 (2014).Z. P. Zheng, W. H. Fan, J. Biol. Phys., 38, 405-413 (2012).Z. P. Zheng, W. H. Fan, J. Biol. Phys., 38, 405-413 (2012).M. D. King, W. Ouellette, T. M. Korter, J. Phys. Chem. A, 115, 9467-9478 (2011).M. D. King, W. Ouellette, T. M. Korter, J. Phys. Chem. A, 115, 9467-9478 (2011).D. Suhandy, T. Suzuki, Y. Ogawa, N. Kondo, H. Naito, T. Ishihara, W. Liu, Eng. Agric. Environ. Food, 5, 90-95 (2012).D. Suhandy, T. Suzuki, Y. Ogawa, N. Kondo, H. Naito, T. Ishihara, W. Liu, Eng. Agric. Environ. Food, 5, 90-95 (2012).K. Shiraga, T. Suzuki, N. Kondo, J. D. Baerdemaeker, Y. Ogawa, Carbohydr. Res., 406, 46-54 (2015).K. Shiraga, T. Suzuki, N. Kondo, J. D. Baerdemaeker, Y. Ogawa, Carbohydr. Res., 406, 46-54 (2015).M. Song, F. Yang, L. Liu, L. Shen, P. Hu, F. Han, J. Nanosci. Nanotechnol., 16, 12208-12213 (2016).M. Song, F. Yang, L. Liu, L. Shen, P. Hu, F. Han, J. Nanosci. Nanotechnol., 16, 12208-12213 (2016).M. T. Ruggiero, T. Bardon, M. Strlic, P. F. Taday, T. M. Korter, J. Phys. Chem. A, 118, 10101-10108 (2014).M. T. Ruggiero, T. Bardon, M. Strlic, P. F. Taday, T. M. Korter, J. Phys. Chem. A, 118, 10101-10108 (2014).Z. P. Zheng, W. H. Fan, H. Yan, J. Liu, L. M. Xu, Spectrosc. Spect. Anal., 33, 582-585 (2013).Z. P. Zheng, W. H. Fan, H. Yan, J. Liu, L. M. Xu, Spectrosc. Spect. Anal., 33, 582-585 (2013).S. Saito, T. M. Inerbaev, H. Mizuseki, N. Igarashi, Y. Kawazoe, Jpn. J. Appl. Phys., 45, 4170-4175 (2006).S. Saito, T. M. Inerbaev, H. Mizuseki, N. Igarashi, Y. Kawazoe, Jpn. J. Appl. Phys., 45, 4170-4175 (2006).M. Boczar, Ł. Boda, M. J. Wójcik, J. Chem. Phys., 124, 084306 (2006).M. Boczar, Ł. Boda, M. J. Wójcik, J. Chem. Phys., 124, 084306 (2006).N. Laman, S. S. Harsha, D. Grischkowsky, Appl. Spectrosc., 62, 319-326 (2008).N. Laman, S. S. Harsha, D. Grischkowsky, Appl. Spectrosc., 62, 319-326 (2008).M. Takahashi, Y. Ishikawa, H. Ito, Chem. Phys. Lett., 531, 98-104 (2012).M. Takahashi, Y. Ishikawa, H. Ito, Chem. Phys. Lett., 531, 98-104 (2012).D. J. Bakker, A. Peters, V. Yatsyna, V. Zhaunerchyk, A. M. Rijs, J. Phys. Chem. Lett., 7, 1238-1243 (2016).D. J. Bakker, A. Peters, V. Yatsyna, V. Zhaunerchyk, A. M. Rijs, J. Phys. Chem. Lett., 7, 1238-1243 (2016).J. Hisazumi, T. Watanabe, T. Suzuki, N. Wakiyama, K. Terada, Chem. Pharm. Bull., 60, 1487-1493 (2012).J. Hisazumi, T. Watanabe, T. Suzuki, N. Wakiyama, K. Terada, Chem. Pharm. Bull., 60, 1487-1493 (2012).S. J. Clark, M. D. Segall, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, M. I. Probert, K. Refson, M. C. Payne, Z. Kristallogr., 220, 567-570 (2005).S. J. Clark, M. D. Segall, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, M. I. Probert, K. Refson, M. C. Payne, Z. Kristallogr., 220, 567-570 (2005).J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77, 3865-3868 (1996).J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77, 3865-3868 (1996).Z. P. Zheng, W. H. Fan, H. Li, J. Tang, J. Mol. Spectrosc., 296, 9-13 (2014).Z. P. Zheng, W. H. Fan, H. Li, J. Tang, J. Mol. Spectrosc., 296, 9-13 (2014).M. T. Ruggiero, J. Gooch, J. Zubieta, T. M. Korter, J. Phys. Chem. A, 120, 939-947 (2016).M. T. Ruggiero, J. Gooch, J. Zubieta, T. M. Korter, J. Phys. Chem. A, 120, 939-947 (2016).A. Tkatchenko, M. Scheffler, Phys. Rev. Lett., 102, 073005 (2009).A. Tkatchenko, M. Scheffler, Phys. Rev. Lett., 102, 073005 (2009).L. Kleinman, D. M. Bylander, Phys. Rev. Lett., 48, 1425-1428 (1982).L. Kleinman, D. M. Bylander, Phys. Rev. Lett., 48, 1425-1428 (1982).R. A. Evarestov, V. P. Smirnov, Phys. Rev. B, 70, 155-163 (2004).R. A. Evarestov, V. P. Smirnov, Phys. Rev. B, 70, 155-163 (2004).W. Cochran, Acta Crystallogr., 6, 260-268 (1953).W. Cochran, Acta Crystallogr., 6, 260-268 (1953).A. D. Becke, J. Chem. Phys., 98, 5648-5652 (1993).A. D. Becke, J. Chem. Phys., 98, 5648-5652 (1993).M. Head-Gordon, J. A. Pople, M. J. Frisch, Chem. Phys. Lett., 153, 503-506 (1988).M. Head-Gordon, J. A. Pople, M. J. Frisch, Chem. Phys. Lett., 153, 503-506 (1988).J. Dash, S. Ray, K. Nallappan, V. Kaware, N. Basutkar, R. G. Gonnade, B. Pesala, J. Phys. Chem., A 119, 7991-7999 (2015).J. Dash, S. Ray, K. Nallappan, V. Kaware, N. Basutkar, R. G. Gonnade, B. Pesala, J. Phys. Chem., A 119, 7991-7999 (2015).M. Takahashi, Y. Ishikawa, Chem. Phys. Lett., 642, 29-34 (2015).M. Takahashi, Y. Ishikawa, Chem. Phys. Lett., 642, 29-34 (2015).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.