激光溅射下聚甲基硅氧烷的结构重组

　　激光溅射下聚甲基硅氧烷的结构重组0周异男，王改平，阎福林（新乡医学院基础部，河南新乡，453003）在脉冲激光的作用下，反应物的链状结构发生解离，并在等离子体条件下进行结构重组，生成了具有立体空间构型的产物。

　　由脉冲激光溅射产生的等离子体反应可应用于原子团簇、纳米材料等的宏量合成和制备。我们以往也曾利用激光溅射产生了碳和硫化钼的纳米管、纳米金刚石球晶和一系列的碳氯二元原子团簇等。本文以链状聚合物聚甲基硅氧烷为起始反应物，经脉冲激光溅射反应后，产物通过真空升华分离和重结晶法培养单晶，由X射线晶体衍射测定和质谱检测确定了其中一种产物，为十（甲基硅倍半氧烷），其分子式为（CBSi.5）i0.结果表明，在脉冲激光的作用下，反应物直链形硅氧链发生解离，并在等离子体条件下进行结构重组，生成了具有立体空间构型的产物。与反应物相比，产物中各原子的电子构型并没有发生变化，化学键的类型也完全没有改变，只是反应物分子在激光作用下发生解离后产生的碎片以与前不同的方式重新结合，产物的空间构型发生了根本改变。

　　1实验部分1.1激光合成合成实验所用的激光器是美国Spectra-Physics公司的GCR-3型脉冲激光器。反应所用的激光选用该激光器的基频输出，波长1064nm，脉宽7ns，频率10Hz激光经长焦距透镜聚焦后汇聚在样品靶的表面，光斑直径1mm2，其功率密度约为5

　　1.2单晶培养及晶体结构测定将附着在反应腔器壁上的黑色粉末状产物刮下，收集在试管中。使用中国科学院北京科学仪器研制中心生产的FB-110/150型分子泵系统将该试管抽真空至K1ff4Pa后封管。用程序控温仪控制对试管进行程序升温，最高温度540K.反应产物依沸点高低的不同在试管壁上依次析出。将升华出的一段黄色晶体取出，用二硫化碳溶解后重结晶，得到了其中一种产物的单晶。

　　基金项目：国家自然科学基金重大项目资助课题（29890210）。

　　（辐射。选择一颗0.1X0.3（0.4mm3的浅黄色单晶进行测定，经寻峰指标化得到其晶胞参数。

　　3质谱检测将该产物单晶的二硫化碳溶液用FinniganMatLCQ质谱仪，使用APCI（大气压化学电离）电离源，以直接进样的方式进行负离子质谱检测。

　　2结果和讨论1晶体结构分析该产物的单晶经X射线晶体衍射测定得到晶胞参数为8. 1540nm3.该结果与中（CHSiONm的晶胞参数一致，应为同一种物质。（CHSOiJu分子具有多环立体空间构型，其结构中包括五个八员硅氧环和两个十员硅氧环，十个硅原子形成一个五棱柱体，每个硅原子都通过氧桥与另外三个硅原子相联，并向外连接一个甲基。与反应物聚甲基硅氧烷相比，产物分子中硅原子仍是以sp3杂化与氧原子和甲基成键，硅原子之间仍以氧桥相联，只是反应物分子的链状结构在脉冲激光作用下解离重组，生成了具有立体空间构型的产物分子。

　　2.2质谱分析在该产物溶液的LC-MS质谱图上，强度明显高于其他的一组谱峰其质荷比（丰度）分别的分子式应为（CHSiOLs. 2.3讨论本文通过脉冲激光溅射产生的等离子体作用于聚合物聚甲基硅氧烷分子，反应物的链状结构发生解离，其碎片经重组后生成了具有立体空间构型的产物分子十-：甲基硅倍半氧烷）。结果表明当脉冲激光作用于固体靶的表面时，其表面分子受到激光巨大能量的撞击，产生活性粒子，形成等离子体。以气态喷到靶面的聚合物分子在等离子体环境中受到活性粒子的碰撞，发生了化学键的断裂，分子解离成较小的碎片，在冷却过程中以与前不同的方式重新聚合生成产物。激光溅射合成法运用了激光溅射的物理原理，又结合了化学合成的反应条件和环境，通过等离子体反应进行合成，在剧烈的反应条件下可以得到一些以常规合成难以得到的产物，也可在一次合成中同时得到多种不同产物。反应体系中气、液、固三相并存，变换固相和液相反应物的不同组合，可以得到多种不同产物。以数小时的反应可以获得克量级产物，合成效率较高。通过探索合适的反应条件，激光溅射合成法很可能成为宏量合成的一种有效方法。