碳酸乙烯酯與對羥基苯甲酸之實驗與理論模擬拉曼光譜研究
Jyun Ying Huang1*, Zhong Yong Xu1, Xian Yue Deng1, Ying Te Lee1
1Department of Photonics, Feng Chia University, Taichung, Taiwan
* presenting author:Jyun Ying Huang, email:JYHuang5236@gmail.com
本研究將Gaussian09分子模擬分別應用在對羥基苯甲酸(PHBA,p-hydroxybenzoic acid)表面增強拉曼光譜(SERS,Surface Enhanced Raman Scattering)和碳酸乙烯酯(EC,ethylene carbonate)費米共振拉曼光譜的分析。實驗拉曼光譜可以直接呈現待測分子吸附在奈米銀顆粒上時強度增加千~百萬倍的SERS現象,而透過Gaussian 09分子理論模擬光譜就可以提供分子與奈米銀顆粒上hotspot結構及吸附方位訊息。藉由basis set DFT B3LYP/LanL2DZ模擬分析顯示hotspot結構以2至3顆銀原子為主,而在溶液濃度範圍(0.01M~0.6M)內吸附於其周圍的PHBA分子數目介於1至5個之間。另一方面,當EC分子的ν2基態與頻率相近的2ν7泛音態發生費米共振時會造成這兩振動態的耦合頻差(Δ=ν2-2ν7)改變。我們之前利用EC水溶液拉曼實驗光譜與Herzberg Model、Coupled Damped Oscillator Model(CDOM)兩理論分析出無費米共振下的耦合頻差Δ0(=15.7 cm-1)。我們利用Gaussian 09 裡DFT B3PW91/ 6-311G++(d,p)獲得 EC水溶液各種不同結構(monomer/dimer/trimer+1/+2)下的模擬拉曼光譜,並與實驗拉曼光譜進行比對之後,發現3個EC分子與兩個水分子形成的trimer+2結構最能契合前述Δ0結果。奈米銀顆粒對Δ0的影響也將做進一步的討論。


Keywords: SERS, 費米共振, ethylene carbonate, p-hydroxybenzoic acid, 奈米銀顆粒