界面弱相互作用的非线性光谱测量

【作者】 叶树集；

【机构】 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室；

【摘要】 界面分子间的相互作用是决定界面吸附、组装等界面现象的根源。因为分子间相互作用是一种远程的、强度弱的作用,在实验上很难将其测量出来。如何测量界面间弱相互作用也成为一个很多人不敢碰触的难题。理论上,当分子的某一弯曲振动的倍频与另一振动的基频能量接近时,二者发生相互作用而导致倍频峰(费米共振峰)从基频峰借取能量。该作用过程由分子内非谐振性与分子间相互作用能共同决定。[1]受此概念的启发,我们发展新方法,通过精确测量界面分子的二阶费米共振信号,发展出了能表征界面总的弱相互作用的新技术。以磷脂分子为模型,通过改变磷脂分子链长和分子间距离来调控界面弱相互作用,建立了费米共振峰/基频峰峰强比(R)与弱相互作用之间的关系(图1)。通过研究不同离子对磷脂分子费米共振的影响,获得了离子影响界面弱相互作用的规律,即离子在减弱范德华相互作用的同时,大幅度改变界面分子水合作用。在此基础上,我们发展了时间分辨的和频光谱新技术,发展出能测量各个弱相互作用的新方法,形成一套有效的表征界面总的弱相互作用以及各个弱相互作用的新技术。该技术为深层次理解界面现象的本质与规律提供了新工具,为解决界面物理化学难题带来新思路,将在表征界面组装和纳米材料的相互作用方面发挥很重要的作用。更多还原