Булгакова А.І. Іонізація, фрагментація та збудження молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 «Фізика та астрономія» (10 – Природничі науки) – Інститут електронної фізики НАН України, Ужгород, 2022.
Дисертацію присвячено комплексним мас-спектрометричним та оптико-спектроскопічним дослідженням молекул амінокислот глутаміну (С5Н10N2O3), глутамінової кислоти (С5Н9NO4) і валіну (C5H11NO2), як неопромінених, так і радіаційно опромінених.
У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертаційної роботи, вказано мету, задачі, предмет та об’єкт досліджень. Викладено практичну значимість та наукову новизну отриманих результатів.
У першому розділі «Іонізація, фрагментація та збудження молекул електронним ударом» представлено огляд та аналіз методів іонізації, фрагментації та дисоціації молекул, а також збудження молекул електронним ударом.
У другому розділі «Експериментальна апаратура та методика досліджень» розглянуто експериментальну установку з монопольним мас-спектрометром МХ7304А та загальну схему експерименту. Представлено та описано установку для дослідження оптичних спектрів випромінювання парів молекул, а також установку для опромінювання молекул високоенергетичними електронами мікротрон М-30.
Третій розділ «Фрагментація та іонізація молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну електронним ударом» присвячено безпосередньо опису проведених мас-спектрометричних досліджень виходу позитивних іонів у газовій фазі, утворених внаслідок дисоціативної іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти та валіну електронним ударом. Детально проаналізовано особливості процесів утворення іонів-фрагментів цих молекул, а також досліджено динаміку виходу іонів-фрагментів в інтервалі температур випаровування вихідної речовини 290-460 K. Описано результати вимірювання енергетичних залежностей повних перерізів іонізації молекул глутаміну, глутамінової кислоти і валіну. Визначено енергію іонізації молекул глутаміну (EIE= 8,64 ± 0,25 eВ), глутамінової кислоти (EIE = 8,86 ± 0,25 eВ) та валіну (8,72 ± 0,22 eВ).
Проведено порівняння результатів експериментальних досліджень з теоретичними ab initio розрахунками потенцiалiв iонiзацiї молекул глутамiнової кислоти i глутамiну в адiабатичному наближеннi та за енергiями зв’язку HOMO- i LUMO-орбiталей нейтральних молекул, а також з розрахованими сумарними перерiзами одноелектронної iонiзацiї обох молекул електронним ударом в Binary-Encounter-Bethe моделi та за формулою Гризiнського. Показано, що розрахованi перерізи добре узгоджуються з отриманими експериментальними даними.
В четвертому розділі «Збудження молекул валіну та глутаміну електронним ударом» описано цикл проведених експериментальних досліджень процесів збудження електронами молекул валіну та глутаміну в газовій фазі. Виміряно оптичні функції збудження найінтенсивніших емісій (спектральних ліній та смуг) випромінювання. Виявлено, що енергетичні пороги для всіх видів емісій знаходяться в межах 10-11 eВ, що, ймовірно, пов’язано з фрагментацією молекули валіну. Встановлено, що внаслідок дисоціації молекул глутаміну найефективніше утворюються молекулярні емісії радикалу OH і деяких інших молекулярних фрагментів, а також реєструються спектральні лінії збуджених атомів водню. Знайдено, що енеретичні пороги збудження молекулярних емісій знаходяться в межах 10-12 eВ, тоді як для атомарних ліній водню – в межах 13-15 eВ.
Вперше методом оптичної спектроскопії досліджено процес електронного збудження молекул глутаміну в газовій фазі до і після опромінення зразків (електронами з енергією 11,5 MeВ) на мікротроні М-30 дозами 10 кГр. Для найбільш інтенсивних ліній випромінювання молекулярних фрагментів, що знаходяться в області енергій 4,4-11,8 eВ визначено їх пороги та енергетичні залежності ефективності збудження в діапазоні енергій електронів до 30 eВ. Ідентифіковано процеси та канали, відповідальні за випромінювання. Встановлено, що відмінність характеристичних особливостей оптичних функцій збудження опроміненого глутаміну може бути пов'язана з присутністю в ньому метастабільних станів, які відсутні для неопроміненого зразка.
Досліджено роль радіації у формуванні метастабільних молекулярних структур, які визначають особливості оптичних і мас-спектрів опромінених зразків глутаміну. Встановлено, що вибір діапазону енергій скануючого пучка електронів є важливим для діагностики радіаційних ушкоджень амінокислот.
