阴离子和芳香环团簇非共价相互作用的光电子能谱研究

Non-covalent interactions are ubiquitous in nature and has been a hot research topic in scientific community. Non-covalent interactions are close related to cell functions in human being and also play an important role in materials, medicine and catalysis. In our project, we will study the non-covalent interactions between anions and the aromatic rings using the photoelectron spectroscopy techniques. By measuring the ionization energy of the complex clusters, combined with quantum chemistry calculation, we will study the geometry, binding site and the binding energy of the anion-aromatic ring, and analyze the change of the geometry and the binding energy with different shapes and amount of charge for the anion. We will also study the contribution for the binding energy of several different non-covalent interactions, such as hydrogen bond, anion-π interaction, and analyze whether there is a promotion or overlapping relationship between them. Our research can reveal the essence of the non-covalent interaction between the anion and the aromatic ring, which has potential applications in the field of biological molecular recognition and host-guest chemistry.

非共价相互作用在自然界中普遍存在，一直是科学界的一个研究热点。非共价相互作用不仅与人体内细胞功能的实现休戚相关，而且在材料、医药、催化领域有着重要作用。本项目拟将应用光电子能谱的方法，研究阴离子和芳香环组成的团簇的非共价相互作用，通过实验中测量复合物团簇的电离能，结合理论上的量子化学计算，来研究阴离子和芳香环形成的团簇的结构、作用位点和结合能，分析不同形状和不同带电荷量的阴离子与芳香环结合时，体系的结构和结合能的变化情况，比较体系中几种不同的非共价相互作用，如氢键、阴离子-π相互作用等各自对结合能的贡献，并分析它们之间是否有相互促进或者叠加的关系。我们的研究可以揭示阴离子和芳香环非共价相互作用的本质，在生物分子识别和主体-客体化学领域具有潜在的应用和影响。

团簇作为单个原子、分子到宏观物体之间的过渡态，广泛存在于自然界和人类实践活动中，涉及到许多物质运动过程和现象，如催化、溶解、晶体生长等，团簇科学是物理和化学两大学科的一个交叉点，也是材料科学新的生长点。本项目将运用电喷雾离子源-阴离子光电子能谱技术，结合量子化学计算，通过研究团簇的结构性质，研究了组成团簇的分子或离子之间的成键方式和作用强度，以及不同的作用方式在主体-客体化学、溶剂化效应和催化化学的反应机理和动力学过程中发挥的作用。我们的研究从分子水平揭示化学反应过程的本质和多种复杂环境因素对化学反应的影响。