Высокотемпературная масс-спектрометрия

Термодинамические масс-спектральные исследования

Основные направления исследований:
масс-спектральные исследования производных фуллеренов и новых фаз на их основе

Объекты исследований:
фтор- и трифторметилированные  фуллерены, дифторкарбенпроизводные, интеркалированные фуллерены, углеродные наноструктуры

Методы исследования:

Применяемая аппаратура:
Масс-спектрометр МИ-1201, переоборудованный для высокотемпературных исследований, в том числе снабженный комбинированным источником для определения молекулярного и ионного состава газовой фазы.

Достигнутые результаты:

Основным направлением масс-спектральных исследований производных фуллеренов является определение их термодинамических и ионизационных характеристик с использованием данных, полученных в условиях термодинамического равновесия. Метод ион-молекулярных равновесий был  разработан в рамках высокотемпературной масс-спектрометрии еще в 70-е годы прошлого века. На протяжении достаточно долгого времени он успешно применялся для определения сродства к электрону, энергий разрыва связей и энтальпий образования ионов и молекул на базе измерений констант равновесия ион-молекулярных реакций. Объектами исследований, по большей части, служили фториды переходных металлов.

Применительно же к фуллеренам метод высокотемпературной масс-спектрометрии был успешно использован для генерации отрицательных и положительных ионов фуллеренов в ячейке Кнудсена и исследования ион-молекулярных равновесий с их участием. Первым результатом этих исследований стало определение величин сродства к электрону и потенциалов ионизации фуллеренов С₆₀, С₇₀ и ряда высших фуллеренов, а также их эндоэдральных производных. В дальнейшем, в связи с развитием методов синтеза различных производных фуллеренов и возможностью их получения в макроколичествах, оказалось возможным измерить сродство к электрону ряда трифторметильных производных фуллерена C₆₀ и молекулы КС₆₀, а также энтальпии сублимации и давления насыщенного пара фуллеренов и их производных.

В настоящее время деятельность научной группы сосредоточена на получении термодинамических и ионизационных характеристик недавно синтезированных соединений, в частности, трифторметилпроизводных общей формулы C₆₀(CF₃)_n, n=2-12.

Основные результаты научной деятельности группы опубликованы в журналах International Journal of Mass Spectrometry, Fullerenes Nanotubes and Carbon Nanostructures, Journal of Fluorine Chemistry, Chemical European Journal, Известия Академии Наук, Успехи химии и др. а также представлены на международных конференциях, посвященных масс-спектрометрии и химии фуллеренов (International Workshop of Fullerenes and Atomic Clusters, Electrochemical Society Meeting, International Mass Spectrometry Conference). Ведется тесное сотрудничество с научными группами в России и за рубежом. В течение долгого времени работа поддерживалась грантами РФФИ.

В качестве обзорных работ, посвященных изучению фуллеренов и их производных методом высокотемпературной масс-спектрометрии, можно привести следующие публикации:

1) A. Ya. Borschevskiy, O.V. Boltalina, L.N. Sidorov. "Selectivity in fluorintaion of fullerenes". Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures, 2001, 9, 175-190.

2) N. I. Gruzinskaya, V. E. Aleshina, A. Ya. Borshchevskii, S. I. Troyanov, and L. N. Sidorov. Enthalpy of Sublimation and Vapor Pressure for the S₆ Isomer of C₆₀(CF₃)₁₂. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2007, 81 (2), 312-315.

3) O.V. Boltalina, I.N. Ioffe, L.N. Sidorov, G. Seifert, K. Veitze. "Ionization energy of fullerenes", J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 9745-9749.