比热和直流磁化率证明N+H…O-氢键的电子自旋翻转在D-和L-丙氨酸单晶中的不对称相变

摘要：

为了解决D-和L-丙氨酸在约270 K相变的分岐和机理,对其单晶、多晶粉末及原料利用微分扫描量热仪测定比热.用三线法以蓝宝石作校正,并与手册的D-和L-丙氨酸标准比热值比较.在单晶中,实验观察到吸热相变峰最高处时的温度及热焓为:D-丙氨酸,Tc=272.02 K,ΔH=1.87 J·mol-1; L-丙氨酸,Tc=271.85 K,ΔH=1.46 J·mol-1;热焓差为0.41 J· mol-1.参比晶体D-缬氨酸,Tc=273.59 K,ΔH=1.75 J· mol-1; L-缬氨酸,Tc=273.76 K,ΔH=1.57 J·mol-1;热焓差为0.18 J·mol-1.实验发现已测量过的单晶磨成多晶粉末后再测,相变峰消失.说明相变与晶格有关.变温中子衍射排除了D→L的构型相变,但发现N+H…O-氢键沿D-和L-丙氨酸单晶的c轴反向变化.变温偏振拉曼散射反映相变机制与N+H…O-中电子的轨道磁偶极矩相关,观察到偏振光的不对称散射.在外加磁场强度H为+1 T和-1 T下,变温测定D-和L-丙氨酸晶体的直流磁化率,证明在270 K有电子自旋翻转的相变.电子自旋的向上或向下,取决于晶格中NH3+的扭曲振动及N+H…O-氢键沿晶体c轴的方向.由于自旋的定轴性,可以解释单晶和多晶粉末比热结果的分岐.

关键词：比热、直流磁化率、N+H…O-氢键、电子自旋翻转、不对称相变、D-和L-丙氨酸单晶

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分类号：O642;O646(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金21002006,20145002;国家科技部基础研究重大项目2004-973-36资助 The project was supported by the National Natural Science Foundation of China21002006,20452002;Special Program for Key Basic Research of the Ministry of Science and Technology,China2004-973-36

在线出版日期：2012-06-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：773-780