Optical Heterodyne Detected-Optical Kerr Effect(OHD-OKE) study on Ionic Liquids
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 김도석
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 물리학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047356
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
분자들의 intermolecular motion을 관찰하기 위해 펨토초 레이저를 이용하여 Optical Heterodyne Detected-Optical Kerr Effect(OHD-OKE) 실험 장치를 구성하였다. 먼저 Kerr신호를 얻기 위한 방법으로 널리 알려진 다음과 같은 방법들에 대해 소개하였다. 이들은 1) homodyne OKE 방법, 2) OHD-OKE 방법, 3) Balanced detection 방법, 4) Circulary polarized OKE 방법이다. 본 논문에서는 가장 많이 사용되는 OHD-OKE 실험방법을 사용하였으며, 기준시료인 CS2와 CCl4를 사용하여 Kerr 신호를 처리하는 과정에 대해 상세히 기술하였다. 두 가지 경우에 대해 Kerr 신호를 분석하였다. 첫째, 단순한 분자 구조를 가진 CS2 의 시간 데이터와 스펙트럼 데이터를 분석하여 intermolecular response 함수에 대해 분석하고 토론하였다. 둘째, intermolecular response 함수가 잘 알려지지 않은 시료인 이온성 액체를 선택하여 Kerr 신호를 얻었다. 이온성 액체란 양이온과 음이온으로 이루어졌으면서도 상온에서 액체로 존재하는 물질이며, 여러 분야에의 활용도가 높아 다양한 물리, 화학적 특성에 대한 연구가 활발히 진행되어지고 있는 물질이다. 음이온의 부피가 각기 다른 세 종류의 시료를 선택하여 실험을 통해 얻은 Kerr 신호를 푸리에 변환하였고 얻어진 스펙트럼을 분석하여 음이온의 부피 변화에 따른 차이를 관찰하였다. 음이온의 van der Waals volume이 커짐에 따라 peak 주파수가 작아지는 것을 확인할 수 있었고, 이것은 부피 증가에 따른 양이온과 음이온간의 거리 증가 때문에 쿨롱힘이 감소하기 때문인 것으로 분석하였다.
more초록/요약
In order to investigate the intermolecular motion, we construct Optical Heterodyne Detected-Optical Kerr Effect(OHD-OKE) set-up. First various methods for obtaining Kerr signal has been introduced: There are 1) Homodyne OKE, 2) OHD-OKE, 3) Balanced detection OKE, and 4) Circulary polarized OKE. In this thesis, OHE-OKE, which is the most popular way to obtain the Kerr signal, has been used for the experiment, and the detail procedure on how to analyze the Kerr signal from CS2 and CCl4 as the standard samples has been described. Kerr signals have been analyzed for the two cases. Firstly, the time response and its spectrum in frequency domain for CS2 have been analyzed and then the resultant intermolecular response has been discussed. Secondly, the ionic liquids, whose intermolecular response is not well understood yet, have been chosen and their Kerr signals have been measured. Ionic liquids are the materials that remain in liquid state at room temperature even though they consist of cations and anions, Their physical/chemical properties have been investigated intensively due to the their potential usefulness in various applications. Fourier transform of the Kerr signals obtained from three different ionic liquids that have different anion volumes has been performed and then we have found the distinct difference of the spectrum with respect to the anion volume. As a result, we found that the peak frequency is reduced as the van der Waals volume increases, and this behavior is interpreted by the reduction of Coulomb force.
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