Chemische und physikalische Charakterisierung von Aerosolpartikeln aus besonderen anthropogenen Emissionsquellen : ein integrativer Ansatz mittels online (HR-ToF-AMS)- und komplementärer offline (ATR-FTIR-Spektroskopie)-Analytik

Die Gesundheitseffekte von Aerosolpartikeln werden stark von ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften und somit den jeweiligen Bildungsprozessen und Quellencharakteristika beeinflusst. Während die Hauptquellen der anthropogenen Partikelemissionen gut untersucht sind, stellen die spezifischen Emissionsmuster zahlreicher kleiner Aerosolquellen, welche lokal und temporär zu einer signifikanten Verschlechterung der Luftqualität beitragen können, ein Forschungsdesiderat dar.rnIn der vorliegenden Arbeit werden in kombinierten Labor- und Feldmessungen durch ein integratives Analysekonzept mittels online (HR-ToF-AMS ) und filterbasierter offline (ATR-FTIR-Spektroskopie ) Messverfahren die weitgehend unbekannten physikalischen und chemischen Eigenschaften der Emissionen besonderer anthropogener Aerosolquellen untersucht. Neben einem Fußballstadion als komplexe Mischung verschiedener Aerosolquellen wie Frittieren und Grillen, Zigarettenrauchen und Pyrotechnik werden die Emissionen durch Feuerwerkskörper, landwirtschaftliche Intensivtierhaltung (Legehennen), Tief- und Straßenbauarbeiten sowie abwasserbürtige Aerosolpartikel in die Studie mit eingebunden. Die primären Partikelemissionen der untersuchten Quellen sind vorrangig durch kleine Partikelgrößen (dp < 1 µm) und somit eine hohe Lungengängigkeit gekennzeichnet. Dagegen zeigen die Aerosolpartikel im Stall der landwirtschaftlichen Intensivtierhaltung sowie die Emissionen durch die Tiefbauarbeiten einen hohen Masseanteil von Partikeln dp > 1 µm. Der Fokus der Untersuchung liegt auf der chemischen Charakterisierung der organischen Partikelbestandteile, welche für viele Quellen die NR-PM1-Emissionen dominieren. Dabei zeigen sich wichtige quellenspezifische Unterschiede in der Zusammensetzung der organischen Aerosolfraktion. Die beim Abbrand von pyrotechnischen Gegenständen freigesetzten sowie die abwasserbürtigen Aerosolpartikel enthalten dagegen hohe relative Gehalte anorganischer Substanzen. Auch können in einigen spezifischen Emissionen Metallverbindungen in den AMS-Massenspektren nachgewiesen werden. Über die Charakterisierung der Emissionsmuster und -dynamiken hinaus werden für einige verschiedenfarbige Rauchpatronen sowie die Emissionen im Stall der Intensivtierhaltung Emissionsfaktoren bestimmt, die zur quantitativen Bilanzierung herangezogen werden können. In einem weiteren Schritt werden anhand der empirischen Daten die analytischen Limitierungen der Aerosolmassenspektrometrie wie die Interferenz organischer Fragmentionen durch (Hydrogen-)Carbonate und mögliche Auswertestrategien zur Überwindung dieser Grenzen vorgestellt und diskutiert.rnEine umfangreiche Methodenentwicklung zur Verbesserung der analytischen Aussagekraft von organischen AMS-Massenspektren zeigt, dass für bestimmte Partikeltypen einzelne Fragmentionen in den AMS-Massenspektren signifikant mit ausgewählten funktionellen Molekülgruppen der FTIR-Absorptionsspektren korrelieren. Bedingt durch ihre fehlende Spezifität ist eine allgemeingültige Interpretation von AMS-Fragmentionen als Marker für verschiedene funktionelle Gruppen nicht zulässig und häufig nur durch die Ergebnisse der komplementären FTIR-Spektroskopie möglich. Des Weiteren wurde die Verdampfung und Ionisation ausgewählter Metallverbindungen im AMS analysiert. Die Arbeit verdeutlicht, dass eine qualitative und quantitative Auswertung dieser Substanzen nicht ohne Weiteres möglich ist. Die Gründe hierfür liegen in einer fehlenden Reproduzierbarkeit des Verdampfungs- und Ionisationsprozesses aufgrund von Matrixeffekten sowie der in Abhängigkeit vorangegangener Analysen (Verdampferhistorie) in der Ionisationskammer und auf dem Verdampfer statt-findenden chemischen Reaktionen.rnDie Erkenntnisse der Arbeit erlauben eine Priorisierung der untersuchten anthropogenen Quellen nach bestimmten Messparametern und stellen für deren Partikelemissionen den Ausgangpunkt einer Risikobewertung von atmosphärischen Folgeprozessen sowie potentiell negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit dar. rn

Tailoring molecular weight of the conjugated model polymer MEH-PPV and its structure-property relations

In der vorliegenden Arbeit wurden Struktur-Eigenschaftsbeziehungen des konjugierten Modell-Polymers MEH-PPV untersucht. Dazu wurde Fällungs-fraktionierung eingesetzt, um MEH-PPV mit unterschiedlichem Molekulargewicht (Mw) zu erhalten, insbesondere MEH-PPV mit niedrigem Mw, da dieses für optische Wellenleiterbauelemente optimal geeignet ist Wir konnten feststellen, dass die Präparation einer ausreichenden Menge von MEH-PPV mit niedrigem Mw und geringer Mw-Verteilung wesentlich von der geeigneten Wahl des Lösungsmittels und der Temperatur während der Zugabe des Fällungsmittels abhängt. Alternativ dazu wurden UV-induzierte Kettenspaltungseffekte untersucht. Wir folgern aus dem Vergleich beider Vorgehensweisen, dass die Fällungsfraktionierung verglichen mit der UV-Behandlung besser geeignet ist zur Herstellung von MEH-PPV mit spezifischem Mw, da das UV-Licht Kettendefekte längs des Polymerrückgrats erzeugt. 1H NMR and FTIR Spektroskopie wurden zur Untersuchung dieser Kettendefekte herangezogen. Wir konnten außerdem beobachten, dass die Wellenlängen der Absorptionsmaxima der MEH-PPV Fraktionen mit der Kettenlänge zunehmen bis die Zahl der Wiederholeinheiten n  110 erreicht ist. Dieser Wert ist signifikant größer als früher berichtet. rnOptische Eigenschaften von MEH-PPV Wellenleitern wurden untersucht und es konnte gezeigt werden, dass sich die optischen Konstanten ausgezeichnet reproduzieren lassen. Wir haben die Einflüsse der Lösungsmittel und Temperatur beim Spincoaten auf Schichtdicke, Oberflächenrauigkeit, Brechungsindex, Doppelbrechung und Wellenleiter-Dämpfungsverlust untersucht. Wir fanden, dass mit der Erhöhung der Siedetemperatur der Lösungsmittel die Schichtdicke und die Rauigkeit kleiner werden, während Brechungsindex, Doppelbrechung sowie Wellenleiter-Dämpfungsverluste zunahmen. Wir schließen daraus, dass hohe Siedetemperaturen der Lösungsmittel niedrige Verdampfungsraten erzeugen, was die Aggregatbildung während des Spincoatings begünstigt. Hingegen bewirkt eine erhöhte Temperatur während der Schichtpräparation eine Erhöhung von Schichtdicke und Rauhigkeit. Jedoch nehmen Brechungsindex und der Doppelbrechung dabei ab.rn Für die Schichtpräparation auf Glassubstraten und Quarzglas-Fasern kam das Dip-Coating Verfahren zum Einsatz. Die Schichtdicke der Filme hängt ab von Konzentration der Lösung, Transfergeschwindigkeit und Immersionszeit. Mit Tauchbeschichtung haben wir Schichten von MEH-PPV auf Flaschen-Mikroresonatoren aufgebracht zur Untersuchung von rein-optischen Schaltprozessen. Dieses Verfahren erweist sich insbesondere für MEH-PPV mit niedrigem Mw als vielversprechend für die rein-optische Signalverarbeitung mit großer Bandbreite.rn Zusätzlich wurde auch die Morphologie dünner Schichten aus anderen PPV-Derivaten mit Hilfe von FTIR Spektroskopie untersucht. Wir konnten herausfinden, dass der Alkyl-Substitutionsgrad einen starken Einfluss auf die mittlere Orientierung der Polymerrückgrate in dünnen Filmen hat.rn

Internal characteristics, chemical compounds and spectroscopy of sapphire as single crystals

In this study more than 450 natural sapphire samples (most of basaltic type) collected from 19 different areas were examined. They are from Dak Nong, Dak Lak, Quy Chau, two unknown sources from the north (Vietnam); Bo Ploi, Khao Ploi Waen (Thailand); Ban Huay Sai (Laos); Australia; Shandong (China); Andapa, Antsirabe, Nosibe (Madagascar); Ballapana (Sri Lanka); Brazil; Russia; Colombia; Tansania and Malawi. rnThe samples were studied on internal characteristics, chemical compositions, Raman-, luminescence-, Fourier transform infrared (FTIR)-, and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR)- spectroscopy. The internal features of these sapphire samples were observed and identified by gemological microscope, con focal micro Raman and FTIR spectroscopy. The major and minor elements of the samples were determined by electron probe microanalysis (EPMA) and the trace elements by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). rnThe structural spectra of sapphire were investigated by con focal Raman spectroscopy. The FTIR spectroscopy was used to study the vibration modes of OH-groups and also to determine hydrous mineral inclusions in sapphire. The UV-Vis-NIR absorption spectroscopy was used to analyze the cause of sapphire color. rnNatural sapphires contain many types of mineral inclusions. Typically, they are iron-containing inclusions like goethite, ilmenite, hematite, magnetite or silicate minerals commonly feldspar, and often observed in sapphires from Asia countries, like Dak Nong, Dak Lak in the south of Vietnam, Ban Huay Sai (Laos), Khao Ploi Waen and Bo Ploi (Thailand) or Shandong (China). Meanwhile, CO2-diaspore inclusions are normally found in sapphires from Tansania, Colombia, or the north of Vietnam like Quy Chau. rnIron is the most dominant element in sapphire, up to 1.95 wt.% Fe2O3 measured by EPMA and it affects spectral characteristics of sapphire.rnThe Raman spectra of sapphire contain seven peaks (2A1g + 5Eg). Two peaks at about 418.3 cm-1 and 577.7 cm-1 are influenced by high iron content. These two peaks shift towards smaller wavenumbers corresponding to increasing iron content. This shift is showed by two equations y(418.3)=418.29-0.53x andy(577.7)=577.96-0.75x, in which y is peak position (cm-1) and x is Fe2O3 content (wt.%). By exploiting two these equations one can estimate the Fe2O3 contents of sapphire or corundum by identifying the respective Raman peak positions. Determining the Fe2O3 content in sapphire can help to distinguish sapphires from different origins, e.g. magmatic and metamorphic sapphire. rnThe luminescence of sapphire is characterized by two R-lines: R1 at about 694 nm and R2 at about 692 nm. This characteristic is also influenced by high iron content. The peak positions of two R-lines shift towards to smaller wavelengths corresponding to increasing of iron content. This correlation is showed by two equations y(R_2 )=692.86-0.049x and y(R_1 )=694.29-0.047x, in which y is peak position (nm) of respective R-lines and x is Fe2O3 content (wt.%). Two these equations can be applied to estimate the Fe2O3 content of sapphire and help to separate sapphires from different origins. The luminescence is also applied for determination of the remnant pressure or stress around inclusions in Cr3+-containing corundum by calibrating a 0-pressure position in experimental techniques.rnThe infrared spectra show the presence of vibrations originating from OH-groups and hydrous mineral inclusions in the range of 2500-4000 cm-1. Iron has also an effect upon the main and strongest peak at about 3310 cm-1. The 3310 cm-1 peak is shifted to higher wavenumber when iron content increases. This relationship is expressed by the equation y(3310)=0.92x+3309.17, in which y is peak position of the 3310 cm-1 and x is Fe2O3 content (wt.%). Similar to the obtained results in Raman and luminescence spectra, this expression can be used to estimate the Fe2O3 content and separate sapphires from different origins. rnThe UV-Vis-NIR absorption spectra point out the strong and sharp peaks at about 377, 387, and 450 nm related to dispersed Fe3+, a broad band around 557 and 600 nm related to intervalence charge transfer (IVCT) Fe2+/Ti4+, and a broader band around 863 nm related to IVCT of Fe2+/Fe3+. rnGenerally, sapphires from different localities were completely investigated on internal features, chemical compounds, and solid spectral characteristics. The results in each part contribute for identifying the iron content and separate sapphires from different localities order origins. rn

Use of micro-ATR/FTIR imaging to study heterogeneous polymer oxidation by direct solvent casting onto the ATR IRE

A technique is described whereby micro-ATR/FTIR imaging can be used to follow polymer degradation reactions in situ in real time. The internal reflection element (IRE) assembly is removed from the ATR objective and polymer is solvent cast directly onto the IRE surface. The polymer is then subjected to degradation conditions and molecular structural changes monitored by periodically replacing the IRE assembly back in the ATR objective and collecting spectra which can be used to construct images. This approach has the benefit that the same part of the sample is always studied, and that contact by pressure which might damage the polymer surface is not required. The technique is demonstrated using the polymer Topas which was degraded by exposure to UVC light in air.

A forensic investigation of single human hair fibres using FTIR-ATR spectroscopy and chemometrics

Human hair fibres are ubiquitous in nature and are found frequently at crime scenes often as a result of exchange between the perpetrator, victim and/or the surroundings according to Locard's Principle. Therefore, hair fibre evidence can provide important information for crime investigation. For human hair evidence, the current forensic methods of analysis rely on comparisons of either hair morphology by microscopic examination or nuclear and mitochondrial DNA analyses. Unfortunately in some instances the utilisation of microscopy and DNA analyses are difficult and often not feasible. This dissertation is arguably the first comprehensive investigation aimed to compare, classify and identify the single human scalp hair fibres with the aid of FTIR-ATR spectroscopy in a forensic context. Spectra were collected from the hair of 66 subjects of Asian, Caucasian and African (i.e. African-type). The fibres ranged from untreated to variously mildly and heavily cosmetically treated hairs. The collected spectra reflected the physical and chemical nature of a hair from the near-surface particularly, the cuticle layer. In total, 550 spectra were acquired and processed to construct a relatively large database. To assist with the interpretation of the complex spectra from various types of human hair, Derivative Spectroscopy and Chemometric methods such as Principal Component Analysis (PCA), Fuzzy Clustering (FC) and Multi-Criteria Decision Making (MCDM) program; Preference Ranking Organisation Method for Enrichment Evaluation (PROMETHEE) and Geometrical Analysis for Interactive Aid (GAIA); were utilised. FTIR-ATR spectroscopy had two important advantages over to previous methods: (i) sample throughput and spectral collection were significantly improved (no physical flattening or microscope manipulations), and (ii) given the recent advances in FTIR-ATR instrument portability, there is real potential to transfer this work.s findings seamlessly to on-field applications. The "raw" spectra, spectral subtractions and second derivative spectra were compared to demonstrate the subtle differences in human hair. SEM images were used as corroborative evidence to demonstrate the surface topography of hair. It indicated that the condition of the cuticle surface could be of three types: untreated, mildly treated and treated hair. Extensive studies of potential spectral band regions responsible for matching and discrimination of various types of hair samples suggested the 1690-1500 cm^-1 IR spectral region was to be preferred in comparison with the commonly used 1750-800 cm^-1. The principal reason was the presence of the highly variable spectral profiles of cystine oxidation products (1200-1000 cm^-1), which contributed significantly to spectral scatter and hence, poor hair sample matching. In the preferred 1690-1500 cm^-1 region, conformational changes in the keratin protein attributed to the α-helical to β-sheet transitions in the Amide I and Amide II vibrations and played a significant role in matching and discrimination of the spectra and hence, the hair fibre samples. For gender comparison, the Amide II band is significant for differentiation. The results illustrated that the male hair spectra exhibit a more intense β-sheet vibration in the Amide II band at approximately 1511 cm^-1 whilst the female hair spectra displayed more intense α-helical vibration at 1520-1515cm^-1. In terms of chemical composition, female hair spectra exhibit greater intensity of the amino acid tryptophan (1554 cm^-1), aspartic and glutamic acid (1577 cm^-1). It was also observed that for the separation of samples based on racial differences, untreated Caucasian hair was discriminated from Asian hair as a result of having higher levels of the amino acid cystine and cysteic acid. However, when mildly or chemically treated, Asian and Caucasian hair fibres are similar, whereas African-type hair fibres are different. In terms of the investigation's novel contribution to the field of forensic science, it has allowed for the development of a novel, multifaceted, methodical protocol where previously none had existed. The protocol is a systematic method to rapidly investigate unknown or questioned single human hair FTIR-ATR spectra from different genders and racial origin, including fibres of different cosmetic treatments. Unknown or questioned spectra are first separated on the basis of chemical treatment i.e. untreated, mildly treated or chemically treated, genders, and racial origin i.e. Asian, Caucasian and African-type. The methodology has the potential to complement the current forensic analysis methods of fibre evidence (i.e. Microscopy and DNA), providing information on the morphological, genetic and structural levels.

ATR-FTIR measurement of biomass components in phosphonium ionic liquids

Qualitative and quantitative measurements of biomass components dissolved in the phosphonium ionic liquids (ILs), trihexyltetradecylphosphonium chloride ([P66614]Cl) and tributylmethylphosphonium methylsulphate ([P4441]MeSO 4), are obtained using attenuated total reflectance-FTIR. Absorption bands related to cellulose, hemicelluloses, and lignin dissolution monitored in situ in biomass-IL mixtures indicate lignin dissolution in both ILs and some holocellulose dissolution in the hydrophilic [P4441]MeSO 4. The kinetics of lignin dissolution reported here indicate that while dissolution in the hydrophobic IL [P66614]Cl appears to follow an accepted mechanism of acid catalyzed -aryl ether cleavage, dissolution in the hydrophilic IL [P4441]MeSO 4 does not appear to follow this mechanism and may not be followed by condensation reactions (initiated by reactive ketones). The measurement of lignin dissolution in phosphonium ILs based on absorbance at 1510 cm 1 has demonstrated utility. When coupled with the gravimetric Klason lignin method, ATR-FTIR study of reaction mixtures can lead to a better understanding of the delignification process. © 2012 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Application of TG-FTIR to study SO2 evolved during the thermal decomposition of coal-derived pyrite

The thermal decomposition of the coal-derived pyrite was studied using thermogravimetry combining with Fourier-transform infrared spectroscopy (TG-FTIR) techniques to gain knowledge on the SO2 gas evolution process and formation mechanism during the thermal decomposition of the coal-derived pyrite. The results showed that the thermal decomposition of the coal-derived pyrite which started at about 400 ◦C was complete at 600 ◦C; the gas evolved can be established by combining the DTG peak, the Gram–Schmidt curve and in situ FTIR spectroscopic evolved gas analysis. It can be observed from the spectra that the pyrolysis products for the sample mainly vary in quantity, but not in species. It was proposed that the oxidation of the coal-derived pyrite started at about 400 ◦C and that pyrrhotite and hematite were formed as primary products. The SO2 released by the thermal decomposition of the coal-derived pyrite mainly occurred in the first pyrolysis stage between 410 and 470 ◦C with the maximum rate at 444 ◦C. Furthermore, the SO2 gas evolution and formation mechanism during the thermal decomposition of the coal-derived pyrite has been proposed.

Rapid quantification of methamphetamine: using Attenuated Total Reflectance Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) and Chemometrics

In Australia and increasingly worldwide, methamphetamine is one of the most commonly seized drugs analysed by forensic chemists. The current well-established GC/MS methods used to identify and quantify methamphetamine are lengthy, expensive processes, but often rapid analysis is requested by undercover police leading to an interest in developing this new analytical technique. Ninety six illicit drug seizures containing methamphetamine (0.1% - 78.6%) were analysed using Fourier Transform Infrared Spectroscopy with an Attenuated Total Reflectance attachment and Chemometrics. Two Partial Least Squares models were developed, one using the principal Infrared Spectroscopy peaks of methamphetamine and the other a Hierarchical Partial Least Squares model. Both of these models were refined to choose the variables that were most closely associated with the methamphetamine % vector. Both of the models were excellent, with the principal peaks in the Partial Least Squares model having Root Mean Square Error of Prediction 3.8, R2 0.9779 and lower limit of quantification 7% methamphetamine. The Hierarchical Partial Least Squares model had lower limit of quantification 0.3% methamphetamine, Root Mean Square Error of Prediction 5.2 and R2 0.9637. Such models offer rapid and effective methods for screening illicit drug samples to determine the percentage of methamphetamine they contain.

Comprehensive study of surface chemistry of MCM-41 using 29Si CP/MAS NMR, FTIR, pyridine-TPD, and TGA

A comprehensive study was conducted on mesoporous MCM-41. Spectroscopic examinations demonstrated that three types of silanol groups, i.e., single, (SiO)3Si-OH, hydrogen-bonded, (SiO)3Si-OH-OH-Si(SiO)3, and geminal, (SiO)2Si(OH)2, can be observed. The number of silanol groups/nm2, ?OH, as determined by NMR, varies between 2.5 and 3.0 depending on the template-removal methods. All these silanol groups were found to be the active sites for adsorption of pyridine with desorption energies of 91.4 and 52.2 kJ mol-1, respectively. However, only free silanol groups (involving single and geminal silanols) are highly accessible to the silylating agent, chlorotrimethylsilane. Silylation can modify both the physical and chemical properties of MCM-41.

FTIR-spektroskopia kasviuutteiden analysoinnissa

FTIR-spektroskopia (Fourier-muunnosinfrapunaspektroskopia) on nopea analyysimenetelmä. Fourier-laitteissa interferometrin käyttäminen mahdollistaa koko infrapunataajuusalueen mittaamisen muutamassa sekunnissa. ATR-liitännäisellä varustetun FTIR-spektrometrin käyttö ei edellytä juuri näytteen valmistusta ja siksi menetelmä on käytössä myös helppo. ATR-liitännäinen mahdollistaa myös monien erilaisten näytteiden analysoinnin. Infrapunaspektrin mittaaminen onnistuu myös sellaisista näytteistä, joille perinteisiä näytteenvalmistusmenetelmiä ei voida käyttää. FTIR-spektroskopian avulla saatu tieto yhdistetään usein tilastollisiin monimuuttuja-analyyseihin. Klusterianalyysin avulla voidaan spektreistä saatu tieto ryhmitellä samanlaisuuteen perustuen. Hierarkkisessa klusterianalyysissa objektien välinen samanlaisuus määritetään laskemalla niiden välinen etäisyys. Pääkomponenttianalyysin avulla vähennetään datan ulotteisuutta ja luodaan uusia korreloimattomia pääkomponentteja. Pääkomponenttien tulee säilyttää mahdollisimman suuri määrä alkuperäisen datan variaatiosta. FTIR-spektroskopian ja monimuuttujamenetelmien sovellusmahdollisuuksia on tutkittu paljon. Elintarviketeollisuudessa sen soveltuvuutta esimerkiksi laadun valvontaan on tutkittu. Menetelmää on käytetty myös haihtuvien öljyjen kemiallisten koostumusten tunnistukseen sekä öljykasvien kemotyyppien havaitsemiseen. Tässä tutkimuksessa arvioitiin menetelmän käyttöä suoputken uutenäytteiden luokittelussa. Tutkimuksessa suoputken eri kasvinosien uutenäytteiden FTIR-spektrejä vertailtiin valikoiduista puhdasaineista mitattuihin FTIR-spektreihin. Puhdasaineiden FTIR-spektreistä tunnistettiin niiden tyypilliset absorptiovyöhykkeet. Furanokumariinien spektrien intensiivisten vyöhykkeiden aaltolukualueet valittiin monimuuttuja-analyyseihin. Monimuuttuja-analyysit tehtiin myös IR-spektrin sormenjälkialueelta aaltolukualueelta 1785-725 cm-1. Uutenäytteitä pyrittiin luokittelemaan niiden keräyspaikan ja kumariinipitoisuuden mukaan. Keräyspaikan mukaan ryhmittymistä oli havaittavissa, mikä selittyi vyöhykkeiden aaltolukualueiden mukaan tehdyissä analyyseissa pääosin kumariinipitoisuuksilla. Näissä analyyseissa uutenäytteet pääosin ryhmittyivät ja erottuivat kokonaiskumariinipitoisuuksien mukaan. Myös aaltolukualueen 1785-725 cm-1 analyyseissa havaittiin keräyspaikan mukaan ryhmittymistä, mitä kumariinipitoisuudet eivät kuitenkaan selittäneet. Näihin ryhmittymisiin vaikuttivat mahdollisesti muiden yhdisteiden samanlaiset pitoisuudet näytteissä. Analyyseissa käytettiin myös muita aaltolukualueita, mutta tulokset eivät juuri poikenneet aiemmista. 2. kertaluvun derivaattaspektrien monimuuttuja-analyysit sormenjälkialueelta eivät myöskään muuttaneet tuloksia havaittavasti. Jatkotutkimuksissa nyt käytettyä menetelmää on mahdollista edelleen kehittää esimerkiksi tutkimalla monimuuttuja-analyyseissa 2. kertaluvun derivaattaspektreistä suppeampia, tarkkaan valittuja aaltolukualueita.

Conformation-Changing Aggregation in Hydroxyacetone: A Combined Low-Temperature FTIR, Jet, and Crystallographic Study

Aggregation in hydroxyacetone (HA) is studied using low-temperature FTIR, supersonic jet expansion, and X-ray crystallographic (in situ cryocrystallization) techniques. Along with quantum chemical methods (MP2 and DFT), the experiments unravel the conformational preferences of HA upon aggregation to dinners and oligomers. The O-H center dot center dot center dot O=C intramolecular hydrogen bond present in the gas-phase monomer partially opens upon aggregation in supersonic expansions, giving rise to intermolecular cooperatively enhanced O-H center dot center dot center dot O-H hydrogen bonds in competition with isolated O-H center dot center dot center dot O=C hydrogen bonds. On the other hand, low-temperature IR studies on the neat solid and X-ray crystallographic data reveal that HA undergoes profound conformational changes upon crystallization, with the HOCC dihedral angle changing from similar to 0 degrees in the gas phase to similar to 180 degrees in the crystalline phase, hence giving rise to a completely new conformation. These conclusions are supported by theoretical calculations performed on the geometry derived from the crystalline phase.