92、液化气体作为振动光谱溶剂的研究

液化气体作为振动光谱溶剂的研究

1. 引言

低温液化气体（LGs），特别是液化稀有气体（LRGs），在振动光谱学的许多领域已被证明是有用的溶剂。自20世纪70年代以来，LGs作为溶剂的应用不断发展，推动了低温光谱学这一有前景且不断发展的领域。使用简单低沸点溶剂时，低温光谱研究的许多优点大多得以保留，如消除热激发振动状态的热跃迁、光谱带尖锐且重叠显著减少，以及能够研究热不稳定物种。在LRG溶液中，溶解分子的分子力场和电参数的扰动最小。

与低温固体基质隔离技术相比，液态低温溶液的红外（IR）光谱具有诸多优势。高透明度和可忽略的光散射损失使得均匀LG溶液中的光程可达数米，这有助于获得高质量的吸收光谱，适用于对极稀体系或非常弱的振动跃迁进行定量研究。液态低温溶液是平衡体系，这使得可以通过光谱的温度变化研究不同络合和构象平衡的热力学性质，而这在基质隔离工作中是无法实现的。不过，大多数分子化合物在LG溶剂中的溶解度相当小，这限制了LGs作为拉曼光谱溶剂的适用性，但已有数百个溶质 - LG体系通过红外光谱进行了研究。

2. 低温高压采样技术

LGs的光学均匀性和高光学击穿阈值使其非常适合需要强大激光辐射的非线性光谱或其他实验。由于LRG溶剂中振动能量弛豫相对较慢，使用脉冲CO₂激光源可以轻易观察到非线性吸收。可以在平移冷环境中制备分子溶质的高激发振动状态，从而开辟了许多有前景的研究领域，如简单液体系统中的多光子和弛豫过程、激光激发的光化学反应、共振增强频率转换、被动锁模和其他非线性光学效应。

LRG还可以作为透明浸没液体用于研究吸附在粉末吸附剂上的分子的光谱。将强散射样品浸入纯或混合LRG中可大大减少散射并提高记录光谱的信噪比。