Azobentseenin ja 4,4’-dibromoazobentseenin fotonin absorptiota seuraavat prosessit: fotoisomerisaatio ja fragmentaatio

Abstract

Azobentseeni on aromaattinen azoyhdiste, jossa typpisiltaan on kiinnittynyt kaksi bentseenirengasta. Bentseenirenkaat voivat avaruudellisesti sijoittua joko samalle tai eri puolille typpisiltaa; molekyylillä on siis E- ja Z-muodot (trans- ja cis-isomeerit). Azobentseenin sovellusten kannalta mielenkiintoinen ominaisuus onkin sen isomerisaatio. Sekä E → Z - että Z → E -isomerisaatio voi tapahtua fotonin absorption seurauksena. Azobentseenin tapauksessa erityisen merkittävää on tämän fotoisomerisaation aallonpituusriippuvuus: isomerisaation tapahtumisen todennäköisyys riippuu molekyylin virittävän fotonin energiasta. Muun muassa tästä syystä azobentseenin isomerisaatiomekanismia tutkitaan edelleen laajasti. Tässä opinnäytetyössä tutkittiin kahta molekyyliä: azobentseeniä ja bromisubstituoitua azobentseenijohdannaista, 4,4’-dibromoazobentseeniä. Kokeellisessa osuudessa tehtiin kahdenlaiset mittaukset. Näytemolekyyleille määritettiin absorptiospektrit mittaamalla ellipsometrillä näytteen läpäisevän valon intensiteetti aallonpituuden funktiona. Näytemolekyylien fragmentaatiota tutkittiin käyttäen ionin lentoaikaspektrometriaa. Molekyylejä ionisoitiin valenssikuorelta, minkä seurauksena ne saattavat fragmentoitua. Syntyvien fragmenttien massat määritettiin lentoaikaspektrometrillä. Tässä työssä tarkoituksena on määrittää, mitkä sidokset azobentseenistä katkeavat, ja fragmentoituuko bromisubstituoitu 4,4’-dibromoazobentseeni samalla tavalla. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että molempien näytemolekyylien tapauksessa merkittävin fragmentaatiokanava on sama: sidos typpisillan ja bentseenirenkaan välillä katkeaa. Myös muita huomattavan intensiteetin piikkejä vastaavat fragmentaatiokanavat ovat näytemolekyyleille yhteneviä.