关于在超流氦纳米液滴中水团簇的电子电离质谱观测到的碎片起源

本研究在超流体氦纳米滴中形成水簇，并通过电子电离质谱分析其碎片特征。结果表明，小水簇（k≤4）易多峰裂解，而大水簇（k≥5）主要生成H+(H2O)k?1单峰，可能与稳定的H3O+(H2O)3+核心有关。氦原子附着的碎片仅来自小水簇，且未质子化水阳离子形成受纳米滴尺寸调控。

　　在这个研究中，我们在超流氦纳米液滴内部形成了水簇，并使用电子电离质谱技术对其进行了分析。所得到的质谱图具有明显的特征，这些特征对应于H⁺(H₂O)_k?1碎片，以及多组较弱的特征，这些特征分别对应于(H₂O)_k⁺、H⁺He_n、OH⁺He_n、H₂O⁺He_n和H₃O⁺He_n碎片。为了确定这些特征的来源，我们对质谱图进行了系统的、全面的分析，分析过程中考虑了水的 partial pressure（部分压力）的变化。通过这一分析，我们确定了所有观察到的、属于氦纳米液滴内水簇的碎片的来源。研究表明，较小的水簇（H₂O)_k（其中k ≤ 4）可以分裂成多个质量通道；而较大的水簇在电子电离过程中最多只会产生两个质量通道：一个对应于完整的簇离子（H₂O)_k⁺（观察到的k值最大为10），另一个对应于其随后分裂成H⁺(H₂O)_k^?1的过程。较大水簇选择性地分裂成单个质子化的H⁺(H₂O)_k^?1，这可能是由于这些质子化碎片中存在一个稳定的特征阳离子H₃O⁺(H₂O)₃。此外，我们还发现带有氦原子的观察到的碎片都来源于最多包含三个水分子的水簇，且没有来自更大水簇的贡献。我们对未质子化的水阳离子（H₂O)_k⁺的形成机制有了新的认识，研究表明液滴的大小对其稳定性起着关键作用——较大的液滴更有利于形成较大的阳离子。