Photodissociation studies of xanthene dyes, iron(III) azido complexes and hemithioindigo molecular switches in the gas phase

Abstract

Elektronová excitace vyvolaná absorpcí světla umožňuje řadu chemických, fyzikálních a biologických procesů a přeměn. Plná kontrola nad procesy zahrnující excitované molekuly vyžaduje důkladnou znalost elektronových UV/vis spekter a hy- perploch potenciální energie. Není překvapivé, že většina elektronových spekter je namě- řena v kondenzované fázi, ve které jsou molekuly rozpuštěny a ve které většina přeměn a procesů probíhá. Naopak znalosti o excitaci, přeměnách a procesech na úrovni izolovaných molekul jsou stále omezené, částečně protože odpovídající studie vyžadují nekonvenční experimentální přístupy a vybavení. Tato disertační práce popisuje expe- rimentální metody pro měření elektronových spekter izolovaných molekul v plynné fázi s pomocí iontové spektroskopie, která kombinuje metody hmotností spektrometrie a optické spektroskopie. Za použití těchto metod byly stanoveny a vyhodnoceny experi- mentální faktory, které ovlivňují elektronovou excitaci a tím pádem elektronová spektra nejrůznějších fluorescenčních xanthenových barviv, komplexů železa a molekulových přepínačů. Také byly studovány faktory, které ovlivňují fotochemické procesy, jakými jsou fotooxidace, fotoredukce a fotoizomerizace, s překvapivě odlišnými výsledky oproti studiím těchto procesů v kondenzované fázi. Všechny výsledky byly...

Electronic excitation triggered by the absorption of light enables numerous chemical, physical and biological processes and transformations. Accordingly, full control over the processes involving excited molecules requires an in-depth knowledge of electronic UV/vis spectra and potential energy surfaces. Unsurprisingly, most electronic spectra are acquired in the condensed phase in which molecules are dissolved and most transformations occur. However, our knowledge of excitation, transformations and processes at the level of isolated molecules is still limited, partly because such studies require unconventional experimental approaches and equipment. This Thesis describes experimental methods for recording electronic spectra of isolated molecules in the gas phase by ion spectroscopy, which combines mass spectrometry with optical spectroscopy. Using these methods, experimental factors which affect the electronic excitation and therefore the electronic spectra of ions were determined and evaluated for various fluorescent xanthene dyes, iron-containing complexes and molecular pho- toswitches. Furthermore, factors which govern photochemical processes, such as photo- oxidation, photoreduction and photoisomerization, were also analyzed in detail, with surprisingly different outcomes from previous studies...