기체상 아세트아미노펜 분자의 레이저 유발 형광 분광학

Abstract

기체상태 분자의 형광 측정을 위한 장비를 제작하고, 제작한 장비를 이용해 아세트아미노펜 분자의 형광 스펙트럼을 얻었다. Laser induced fluorescence 챔버는 진공상태 고립된 기체 분자의 형광을 측정하기 위한 장비로, 고진공(10-5torr)영역에서 실험을 진행한다. 챔버 내부에는 고체상태의 시료를 기화시키기 위한 장비와 생성된 기체 분자를 초음속 팽창 분자선을 이용해 냉각시키기 위한 pulse valve 가 들어가며, 고진공의 실험 환경을 만들어주기 위한 진공펌프가 필요하다. 완성된 장비의 작동여부를 확인하기 위해 스펙트럼이 알려진 m-cyanophenol 분자에 대해 실험을 수행하고, 새로 얻은 스펙트럼과 기존의 알려진 스펙트럼을 비교해 장비가 정상적으로 작동하고 있음을 확인했다. 제작된 LIF 장비를 이용해 초음속 팽창 분자선을 통해 냉각된 기체상태의 아세트아미노펜 분자에 대해 형광 스펙트럼을 얻었다. 또한 운반기체에 0.3~1.1%의 수증기를 첨가하여 물이 첨가되었을 때 스펙트럼의 변화를 관찰했다. 아세트아미노펜의 경우 물이 첨가되었을 때 trans 구조의 스펙트럼이 감소하는 것을 확인할 수 있었고, 이때 남아있는 화학종이 cis 구조라는 것을 확인하기 위해 hole burning 방법을 이용해 확인하였다. 이를 통해 아세트아미노펜 분자가 물과 결합하였을 때 용매에 의한 구조 이성질화(Solvent Assisted Conformational isomerization, SACI)가 나타나는 것을 실험적으로 관찰할 수 있었다.