アルカンオリゴマーのバンド選択的弾道エネルギー輸送：輸送速度の制御に向けて

さまざまな長さのアルカン鎖を特徴とする2つの一連のオリゴマーにおける振動エネルギーの分子内輸送は、緩和支援2次元赤外線分光法によって研究されました。トランスポートは、アジド（ν（nφ）およびν（n═n））のさまざまなモード、カルボン酸（ν（co））、およびコキシニミドなど、さまざまなさまざまなエンドグループモード（タグ）によって開始されました。エステル（νAS（C═O））は、短い中IRレーザーパルスを備えています。アルカンチェーンを介した輸送は弾道的であり、輸送速度は輸送を開始するタグモードのタイプに依存することが示されています。8.0Å/PSの輸送速度は、ν（C═O）またはνAS（C═O）のいずれかで開始された場合に観察されました。ν（nφn）とν（n═n）によって開始されると、14.4±2および11±4Å/psの輸送速度が観察されました。さまざまなタグの振動緩和チャネルの分析と、グループ速度評価の結果と組み合わされて、輸送開始のさまざまなケースの輸送に主に貢献しているチェーンバンドの識別を可能にします。ν（nφn）によって開始された輸送では、CH2のねじれおよび波打つチェーンバンドが主要なエネルギー輸送チャネルとして識別されました。ν（C═O）によって開始された輸送では、C-CストレッチングとCH2ロッキングチェーンバンドが主要なエネルギートランスポーターとして機能しました。ν（n═n）によって開始された輸送は、CH2ツイストおよび膨らんだチェーンバンド内で波パケットを直接形成します。これらの開発は、分子のより速く、より制御可能なエネルギー輸送を特徴とする分子システムの設計に役立ちます。

Intramolecular transport of vibrational energy in two series of oligomers featuring alkane chains of various length was studied by relaxation-assisted two-dimensional infrared spectroscopy. The transport was initiated by exciting various end-group modes (tags) such as different modes of the azido (ν(N≡N) and ν(N═N)), carboxylic acid (ν(C═O)), and succinimide ester (νas(C═O)) with short mid-IR laser pulses. It is shown that the transport via alkane chains is ballistic and the transport speed is dependent on the type of the tag mode that initiates the transport. The transport speed of 8.0 Å/ps was observed when initiated by either ν(C═O) or νas(C═O). When initiated by ν(N≡N) and ν(N═N), the transport speed of 14.4 ± 2 and 11 ± 4 Å/ps was observed. Analysis of the vibrational relaxation channels of different tags, combined with the results for the group velocity evaluation, permits identification of the chain bands predominantly contributing to the transport for different cases of the transport initiation. For the transport initiated by ν(N≡N) the CH2 twisting and wagging chain bands were identified as the major energy transport channels. For the transport initiated by ν(C═O), the C-C stretching and CH2 rocking chain bands served as major energy transporters. The transport initiated by ν(N═N) results in direct formation of the wave packet within the CH2 twisting and wagging chain bands. These developments can aid in designing molecular systems featuring faster and more controllable energy transport in molecules.