第34卷，第4期 2014年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
饱和一元醇远红外光谱的测试及仿真研究
Vol. 34,No.4 -pp952-957
April;2014
马春前，许向东*，丁廉，刘一客，罗梦佳，何琼，黄锐，温粤江，孙自强
电子科技大学光电信息学院，电子薄膜与集成器件国家重点实验室，光电探测及传感集成教育部重点实验室，四川成都610054
摘要用衰减全反射傅里叶光谱仪（FTIR-ATR)在室温条件下测试了甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇及异丁醇六种饱和一元醇在30～300cm-波段的远红外透射光谱。通过分析这六种具有类似化学结构的一元醇的远红外透射光谱，发现它们在30～150cm波段均有明显的吸收峰，但在150～300cm一波段吸收峰不明显：羟基在一元醇中的质量百分比越高，相关一元醇的远红外光谱的平均透过率越低：直链一元醇的光谱平均透过率高于支链状的同分异构体。采用密度泛函理论B3LYP/6-311G(d+p)基组对甲醇单体和多聚体进行结构优化和频率计算。计算显示，在30～150cm一"波段甲醇单体分子没有出现吸收峰，但是甲醇的多聚体则出现明显的吸收峰，计算得到的多聚体吸收峰位置与实际测量的结果相符合。结果表明，甲醇在太赫兹波段吸收的来自于不同形式聚合体的集体振动，甲醇溶液以甲醇三聚体为主要的存在形式。本成果不仅为研究有机分子在太赫兹波段的频率响应提供了新的实验方法，而且对进一步利用FTIR-ATR研究其他有机分子具有借鉴意义。
关键词远红外光谱；衰减全反射；一元醇；表征；仿真
中图分类号：0657.3
引言
文献标识码：A
DOI : 10, 3964 /j issn. 1000-0593(2014 )04-0952-06
的吸收振动模式的研究很少有文献报道。此方面的研究成果对于深入理解太赫兹光子与物质的作用原理、选择合适的太赫慈探测材料等研究，具有重要的理论及实际意义
太赫兹（Terahertz，THz)辐射位于红外和毫米波之间，频率范围为0.1～10THz，具有许多特殊的性质，如瞬态性、相干性、低能性等1。有机分子在太赫兹波段的振动吸收主要来自于分子间的相互作用（如氢键、范德华力）、大分子的集体振动、偶极子的旋转和振动跌迁以及晶体的晶格振动等2-4]。Laib等的研究表明“了，从戊烃到十六烷烃各烷烃在 0.12.5THz的吸收曲线非常相似，但它们的吸收系数都低于1cm-1，对太赫慈波的吸收能力较弱。对于饱和一元正醇有机化合物，由于脂肪烃的末端甲基上一个氢原子被整基取代，分子之间将通过羟基形成氢键(0一HO)。Kindt等研究发现[6]，甲醇在3～34cm-1范围的吸收系数最低为20 cm-、最高为120cm-，而乙醇的吸收系数最低为15 cm-1、最高为60cm-1，在同一波数甲醇的吸收系数高于乙醇。比较文献[5及[6]可以发现，由于一元醇中的羟基能够相互作用形成氢键，所以导致一元醇在太赫兹波段的吸收系数比正烷经高12个数量级，说明前者的太赫效吸收性能明显强于后者。遗撼的是目前为止对于一元醇在太赫兹波段
收稿日期：2013-07-02，修订日期：2013-11-13
基金项目：国家自然科学基金项目（NSFC61071032，61377063)资助作者简介：马春前，1988年生，电子科技大学光学工程硕士研究生
*通讯联系人e-mail：xdxu@uestc.edu,en
Gaussian软件是量子化学领域使用非常广泛的软件之一，包含多种计算理论，如：密度泛函理论、半经验理论、从头计算理论等。由于考虑了电子交换和电子相关的能量（这在从头计算理论中被省略），使得DFT对结构的优化和频率的计算结果更加精确，因此DFT在理论计算中被产泛使用。一些研究学者利用DFT计算使氨基酸的太赫兹波段吸收峰得到了有效归属3，}，如岳伟伟等利用密度泛函理论计算揭示，氨基酸在太赫兹波段的吸收主要是由于分子的转动或扭动造成的1"」。但是，在归属一些有机小分子的太赫兹吸收峰时，前人报道中往往出现许多没有指认的吸收峰)。类似地，郑转平等在归属苯甲酸钠在太赫兹波段的吸收峰时，只说明54cm一位置的吸收峰来源于分子的集体振动，其他吸收峰被简单地归属为分子间的相互作用，缺乏振动模式的详细说明12]。这是因为上述文献在理论计算时没有考虑分子间的相互作用，仅对单分子结构进行了计算，
利用FTIR-ATR对六种饱和一元醇进行光谱测量，并从平均透过率的角度对饱和一元醇在太赫兹波段的吸收能力 e-mail : ma .chunqian@ 163. con