Исследование барбитуровой кислоты с использованием терагерцовой спектроскопии и молекулярного моделирования

С помощью терагерцовой спектроскопии во временной области исследован спектр ТГц-поглощения барбитуровой кислоты. В диапазоне 10-124 см^-1 наблюдались четыре отчетливые спектральные терагерцовые особенности и два плечевых пика. Полный анализ выполнен с помощью теории функционала плотности, которая обеспечила согласие между твердотельным моделированием и экспериментом. Показано, что шесть экспериментальных спектральных особенностей, наблюдаемых при низкой температуре, состоят из девяти ИК активных колебательных мод. Дальнейшее моделирование на основе изотопов водородных связей выполнено для изучения участия водородных связей в коллективных модах. Особенность при 118.0 см^-1 в основном связана с коллективным колебанием водородных связей димера (m), в то время как при 102.0 и 109.6 см^-1 — с коллективными колебаниями линейных водородных связей (n). Результаты могут быть полезны для мониторинга молекулярной реакции в промышленном производстве по состоянию водородных связей.

1. D. Dragoman, M. Dragoman, Prog. Quantum Electron., 28, 1-66 (2004).

2. M. Mizuno, A. Y. Kaori, J. Biol. Phys., 41, 293-301 (2015).

3. Z. X. Li, J. Zhou, X. S. Guo, B. B. Ji, W. Zhou, D. H. Li, J. Appl. Spectrosc., 85, No. 5, 840-844 (2018)

4. X. Wu, Y. X. Xu, L. Wang, Appl. Phys. Lett., 101, 033704 (2012).

5. M. D. King, W. Ouellette, T. M. Korter, J. Phys. Chem., 115, 9467-9478 (2011).

6. L. Liu, L. Shen, F. Yang, F. Han, P. Hu, M. Song, J. Appl. Spectrosc., 83, 603-609 (2016).

7. M. D. King, W. D. Buchanan, J. Pharm. Sci., 83, 3786-3792 (2011).

8. C. T. Konek, B. P. Mason, J. P. Hooper, C. A. Stoltz, J. Wilkinson, Chem. Phys. Lett., 489, 48-53 (2010).

9. P. M. Hakey, D. G. Allis, M. R. Hudson, W. Ouellette, T. M. Korter, Chem. Phys. Chem., 10, 2434-2444 (2009).

10. M. Takahashi, N. Okamura, X. Fan, H. Shirakawa, H. Minamide, J. Phys. Chem. A, 121, 2558-2564 (2017).

11. C. Oppenheim, T. M. Korter, J. S. Melinger, D. R. Grischkowsky, J. Phys. Chem. A, 114, 12513-12521 (2010).

12. J. Dong, Z. Zhang, H. Zheng, M. Sun, Nanophotonics, 4, 472-490 (2015).

13. B. Lei, J. Wang, J. Li, J. Tang, Y. Wang, W. Zhao, Y. Duan, Opt. Express, 27, 20541-20557 (2019).

14. A. J. Barnes, L. L. Gall, J. Lauransan, J. Mol. Struct., 56, 29-39 (1979).

15. S. Sebastian, H. T. Varghese, Y. S. Mary, C. Y. Panicker, Orient. J. Chem., 26, 1139-1142 (2010).

16. S. J. Clark, M. D. Segall, C. J. Pickard, P. J. Hasnip, M. J. Probert, K. Refson, M. C. Payne, Z. Kristal-logr., 220, 567-570 (2005).

17. L. Kleinman, D. M. Bylander, Phys. Rev. Lett., 48, 1425 (1982).

18. J. P. Perdew, J. A. Chevary, S. H. Vosko, K. A. Jackson, M. R. Pederson, D. J. Singh, C. Fionlhais, Phys. Rev. B, 46, 6671-6687 (1992).

19. T. C. Lewis, D. A. Tocher, S. L. Price, Cryst. Growth Des., 4, 979-987 (2004).