含硫星际分子的光电子能谱和理论研究

Sulfur is one of the fundamental elements in the interstellar medium. Sulfur-containing molecules have been found in a variety of space objects. Investigation of sulfur-containing interstellar molecules is important for understanding the physical chemical processes in space, such as in molecule clouds and star formation regions, etc. Among the sulfur-containing interstellar molecules, three important categories are: CnSx(x=1,2)、HmCnS(m=1,2), and SiySx(y=1,2). We plan to generate these sulfur-containing interstellar molecules under high vacuum conditions, monitor their mass spectra with a time-of-flight mass spectrometer, and study these molecules via size-selected anion photoelectron spectroscopy. We will also investigate the structures, electron affinities, electronic structures of these molecules with ab initio calculations. Based on the combination of experimental studies and theoretical calculations, we hope to understand the structures and properties of these molecules as well as their evolution with increasing molecular size. We hope that will allow us to track the formation conditions of the sulfur-containing interstellar molecules and the possible chemical reactions participated by them in space, therefore, be helpful for understanding the relevant physical chemical processes in space.

硫是星际介质中最基本的化学元素之一，人们在很多天体中发现了含硫的分子。 对含硫星际分子的研究，有助于人们更好地认识分子云和恒星形成区域等天体演变的物理化学过程。含硫星际分子中比较重要的三类分子是：CnSx(x=1,2)、HmCnS(m=1,2)和SiySx(y=1,2)。我们计划在高真空气相条件下，采用激光溅射方式产生这三类含硫星际分子， 利用飞行时间质谱对其进行质谱检测，并且进行尺寸选择，测定这些不同尺寸分子的负离子光电子能谱。我们还将采用量子化学从头算的手段，计算它们的结构、电子亲和能、电子能级等方面的性质。通过实验研究和理论计算相结合，深入了解其结构和性质、以及它们结构和性质随尺寸的变化，进而推测它们在天体中的形成条件、以及可能参与的化学反应，为人们认识相关天体中的物理化学过程提供帮助。

对含硫星际分子的研究，有助于人们更好地认识分子云和恒星形成区域等天体演变的物理化学过程。我们在基金委青年项目的资助下，利用负离子光电子能谱和从头算方法对SiSn−、Si2Sn−、CnS−、CnS2−、HCnS−、BS2−和BSO−等一系列重要的含硫星际分子进行了研究。研究发现SimSn−的结构是Si原子倾向于结合更多的S原子，从而使SimSn−团簇形成平面型结构和三维结构，而不是直线型结构。CnS−、CnS2−和HCnS−的结构基本都是直线型的，H和S原子位于碳链的末端或两端。它们的垂直脱附能的变化都表现出奇偶效应，这种特殊的奇偶效应与它们的电子排布密切相关。BS2−和BSO−都具有直线结构，形成了双重的3c-4e π超键。BS2和BSO的电子亲和能高达3.80 和3.88 eV，具有超卤素特性。这些研究将为天文学家探测这类星际分子提供重要信息。