EXPERIMENTAL AND THEORETICAL ANALYSIS OF (NH3)NNHM(+)(-) ION CLUSTERS DESORBED FROM SOLID AMMONIA BOMBARDED BY 65 MEV ION PROJECTILES

• Main Author: RAFAEL MARTINEZ RODRIGUEZ
• Other Authors: ENIO FROTA DA SILVEIRA
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2007
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=11495@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=11495@2

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado para analisar os íons dessorvidos de uma amostra de amônia condensada (temperaturas de análise: 25 a 150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf. O espectrômetro permite identificar e determinar as abundâncias das espécies iônicas dessorvidas. Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para determinar as estruturas mais estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas dinâmicas de emissão de íons secundários observados na parte experimental. A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma molécula muito bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar a formação de compostos orgânicos nas superfícies de corpos interestelares, uma vez que está comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos espectros obtidos observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser representados por (NH3)nNHm ± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0- 3 para íons negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de formação de novos compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO, com a mesma montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se no espectro obtido (antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa resultantes de reações primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às estruturas dos agregados foram realizados través do programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade) por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma relação direta entre as estabilidades determinadas e as abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição de velocidades e energias foram comparados com os dados experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4), apresentando uma concordância razoável em valor absoluto, mas moderada em forma. === A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the Laboratório National de Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze desorbed ions of a condensed ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being impacted by 252Cf fission fragments . The spectrometer allows identifying and determining the relative yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made theoretical calculations to determine the most stable cluster structures as well as to determine the emission dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part. The ammonia was chosen because of its similarity with the water molecule (very well studied). Another reason is the current interest in determining the organic compounds formation in the interstellar surfaces, now that it is proven the presence of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the formation of ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm ± with n = 0 - 30 and m = 0 - 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One way to evidence the formation possibility of new compound is to perform experiments with CO-NH3 mixture samples, using the same experimental set up used for the ammonia. In the spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines, product of primary reactions, corresponding to hybrid molecular ions having the CnOmHl + structure were observed. Theoretical calculations referring to cluster structures had been carried out using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective is to determine the most stable structures of the ammonia clusters through the Density Functional Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct relation between the computed stabilities and the relative abundances in the mass spectra was found. Finally calculations with the Secondary Electron Induced Desorption (SEID) model had been carried out. Results of velocity and energy distributions had been compared with the experimental data of ammonia clusters (n = 0, 4), presenting a good agreement in absolute values but moderate agreement in shape.