Investigación

 

Multiphoton ionization of naphthalene clusters at 266 nm

 

J.C. Poveda*, I. Álvarez, and C. Cisneros

 

Laboratorio de Colisiones Atómicas y Moleculares y Óptica Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México Cuernavaca, 62210, México, * e–mail: jkclimb@fis.unam.mx.

 

Recibido el 27 de septiembre de 2010
Aceptado el 9 de diciembre de 2010

 

Abstract

In this work we analyze the photoionization of Naphthalene clusters: dimmer, trimmer and tetramers when radiation of 266 nm from Nd:YAG laser at intensities up to 10⁹ W·cm^–2 was used, in the range from 0.5 to 20.0 mJ per pulse. The clusters were formed by thermal desorption of a sample at 373 K and translational and vibrationally cooled in a jet by adiabatic expansion. At these experimental conditions the ionization processes were accomplished in the multiphoton regime by two photon absorption. A complete identification of fragment ions arising from the clusters was carried out, using a linear time of flight mass analyzer, ToF–MA. Evidence of proton and carbon atoms migration between molecular units in the clusters was observed, and the ions C₁₀Hs–H⁺ and (C₁₀Hs)₂–H⁺ were detected. The analysis of ion yield of clusters as a function of the energy per pulse showed that the dimmer stability is higher than trimmer and tetramer structures. The efficiency of clusters formation, and ionization processes were analyzed as a function of different carrier gases, CG: He, Ne, Ar, Kr and Xe. With He and Ne as CG, the ion yield decreases comparatively when Ar, Kr, Xe or not CG were used.

Keywords: Naphthalene; photoionization; molecular clusters; PAHs.

 

Resumen

En el presente trabajo analizamos la fotoionización de clústeres de Naftaleno: dímeros, trímeros y tetrámeros, usando radiación de 266 nm obtenida del cuarto armónico de un laser Nd:YAG a intensidades del orden de 10⁹ W·cm^–2, en el rango de 0.5 a 20.0 mJ por pulso. Los clústeres se formaron por desorción térmica de la muestra a una temperatura de 373 K y enfriados translacional y vibracionalmente por expansión adiabática en un jet molecular. A estas condiciones experimentales los procesos de ionización se llevaron a cabo en el régimen multifotónico por la absorción de dos fotones. Los iones resultantes de los clústeres fueron caracterizados mediante el uso de un analizador de masas de tiempo de vuelo tipo lineal, ToF–MA. Se observo evidencia de procesos de transferencia de átomos de hidrógeno y carbono entre las unidades moleculares en los cluster y se detectaron los iones C₁₀H₈–H⁺ and (C₁₀Hs)₂–H⁺. El análisis de las corrientes iónicas de los diferentes clústers en función de las energías por pulso laser utilizadas, mostré) que el dímero es más estable que las unidades de trímero y tetrámero. Las eficiencias de formation de los clústers y los procesos de ionización se analizaron en función de los diferentes gases acarreadores, CG, utilizados, He, Ne, Ar, Kr, Xe. Utilizando He y Ne como CG, la eficiencia iónica decrece comparativamente con Ar, Kr, Xe y cuando no se utiliza el gas acarreador.

Descriptores: Naftaleno; fotoionización; cluster moleculares; hidrocarburos aromáticos policíclicos.

 

PACS: 32.80.Rm; 33.80.–b; 33.80.Eh; 34.50.Gb

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Acknowledgments

The authors want to thank the financial support of CONACYT–México, Grant 82521, and DGAPA–UNAM, Grants IN108009 and IN 107310. The authors thank the technical support of Alfonso Guerrero.

 

References

1. T. Sato, T. Tsuneda, and K. Hirao, J. Chem. Phys. 123 (2005) 104307.         [ Links ]

2. C. Feng, C.S. Lin, W. Fan, R.Q. Zhang, and M.A. Van Hove J Chem Phys. 131 (2009) 194702.         [ Links ]

3. S.D. Chakarova and E. Schroder, J. Chem. Phys. 122 (2005) 054102.         [ Links ]

4. H. Saigusa, and E.C. Lim, Acc. Chem. Res. 29 (1996) 172.         [ Links ]

5. H. Saigusa, S. Sun, and E.C. Lim, J. Phys. Chem. 96 (1992) 10099.         [ Links ]

6. C. Gilliéron, Boomerang Transactions 1 (2006) 1.         [ Links ]

7. Y. Kimura, D. Abe, and M. Terazima, J Chem. Phys. 121 (2004) 5794.         [ Links ]

8. H. Saigusa, and E.C. Lim, Chem. Phys. Letters 336 (2001) 65.         [ Links ]

9. A. L. L. East, and E. C. Lim, "Naphthalene dimmer: Electronic states, excimers, and triplet decay" J. Chem. Phys. 113 (2000) 8981.         [ Links ]

10. Y. Haas and D. Schweke, J. Indian Inst. Sci. 85 (2005) 319.         [ Links ]

11. T. Troxler and S. Leutwyler, J. Chem. Phys. 99 (1993) 4363.         [ Links ]

12. C. Crépina et al., Journal of Luminescence 94–95 (2001) 457.         [ Links ]

13. L. Bienner, F. Salama, and L.J. Allamandola, J. Chem. Phys. 118 (2003) 7863.         [ Links ]

14. G. Berdenc, G. Meijera, and W. Ubachsd, Experimental Methods in the Physical Sciences 40 (2003) 47.         [ Links ]

15. M. Steglich et al., The Astrophysical Journal Letters 712 (2010) L16.         [ Links ]

16. D.M. Hudgins, Ch. W. Bauschlicher Jr., and L.J. Allamandola, Spectrochimia Acta Part A 57 (2001) 907.         [ Links ]

17. D.M. Hudgins, and S.A. Sandford, J. Phys. Chem. A 102 (1998) 329.         [ Links ]

18. F. Salama, G.A. Galazutdinov, J. Krebowski, L.J. Allamandola, and F.A. Musaev, The Astrophysical Journal 526 (1999) 265.         [ Links ]

19. J.L. Weisman, T.J. Lee, F. Salama, and M. Head–Gordon, The Astrophysical Journal 587 (2003) 256.         [ Links ]

20. S. Douin, S. Piccirillo, and Ph. Brechigmac, Chem. Phys. Letters 273 (1997) 389.         [ Links ]

21. C. Gillieron, N. Sharma, K. Nauta, and T.W. Schmidt, J Phys. Chem. A 111 (2007) 4211.         [ Links ]

22. S. Tsuzuki, K. Honda, T. Uchimaru, and M. Mikami, J. Chem. Phys. 120 (2004) 647.         [ Links ]

23. P. Benharash, M.J. Gleason, and P.M. Felker, J Phys. Chem. A. 103 (1999) 1442.         [ Links ]

24. M.W. Schaeffer, W. Kim, P.M. Maxton, J. Romascan, and P.M. Felker, Chem. Phys. Lett. 242 (1995) 632.         [ Links ]

25. H. Saigusa and E.C. Lim, J. Phys. Chem. 98 (1994) 13470.         [ Links ]

26. R.B. Bernstein, J. Phys. Chem. 86 (1982) 1178.         [ Links ]

27. J.C. Poveda, A. San Román, A. Guerrero, I. Álvarez, and C. Cisneros, International Journal of Molecular Sciences 9 (2008) 2003.         [ Links ]

28. J.C. Poveda, I. Alvarez, and C. Cisneros, Rev. Mex. Fís. 55 (2009) 312.         [ Links ]

29. M. Rubes, O. Bludsky, and P. Nachtigall, Chem Phys Chem 9 (2008) 1702.         [ Links ]

30. J.D. Hedman and J. Houston Miller, J. Phys. Chem. A 112 (2008) 6249.         [ Links ]

31. T. Fujiwara and E.C. Lim, J. Phys. Chem. A. 107 (2003) 4381.         [ Links ]

32. E. Clementi, and G. Corongiu, J. Phys. Chem. A. 105 (2001) 10379.         [ Links ]

33. J.C. Poveda, A. Guerrero, I. Álvarez, and C. Cisneros, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 215 (2010) 140.         [ Links ]

34. F. Salama and L.J. Allamandola Astrophysical Journal, Part 1 395 (1992) 301.         [ Links ]

35. M. Stockburger, H. Gatterman, and W. Klusman, J. Chem. Phys. 63 (1975) 4519.         [ Links ]

36. U. Even, I. Ai–Hroub, and J. Jortner, J. Chem. Phys. 115 (2001) 2069.         [ Links ]

37. A. Hiraya, A. Achiba, N. Mikami, and K. Kimura, J. Chem. Phys. 82 (1985) 1810.         [ Links ]

38. M.C.R. Cockett, H. Ozeki, K. Okuyama, and K. Kimura, J. Chem. Phys. 98 (1993) 7763.         [ Links ]

39. H. Saigusa, Laser Chem. 13 (1994)241.         [ Links ]