Rovibrational Spectrum of （SO2）2 Complex in the Asymmetric Stretching Region of SO2

doi:10.7503/cjcu20260116

Abstract

Abstract:

High-resolution rovibrational spectra of （SO₂）₂ in the ν₃ asymmetric stretching region of SO₂ were measured using a mid-infrared continuously tunable external cavity quantum cascade laser combined with pulsed supersonic jet infrared absorption spectroscopy. A total of 490 infrared transitions were identified， including 395 transitions in the electron-doner（ED） band（J≤29， K_a≤11） and 95 transitions in the electron-acceptor（EA） band（J≤21， K_a≤8）. By integrating previously reported microwave spectral data， spectral data of SO₂ monomer in the v₁ excited state， and the newly measured spectral data in this work， global fitting was performed based on the asymmetric top Hamiltonian， yielding accurate ground and excited state spectroscopic parameters including rotational constants and centrifugal distortion constants. The band origins of the ED and EA bands of （SO₂）₂ are 1355.77424（14） and 1356.34969（27） cm^-1， respectively， exhibiting red shifts of 6.29 and 5.71 cm^-1 compared to the band origin of the v₃ band of SO₂ monomer.

Key words: Rovibrational spectrum, Sulfur dioxide dimer, Supersonic jet, Vibrational frequency shift

CLC Number:

O644

TrendMD:

LI Xiang, PENG Kangning, LIU Zhuang, LUO Wei, LU Yan, ZHENG Rui. Rovibrational Spectrum of （SO₂）₂ Complex in the Asymmetric Stretching Region of SO₂[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(9): 20260116.

Figures/Tables 6

References 35

[1]	Xie C. J.， Hu X. X.， Zhou L. S.， Xie D. Q.， Guo H.， J. Chem. Phys.， 2013， 139（1）， 014305
[2]	Klemperer W.， Vaida V.， Proc. Natl. Acad. Sci.， 2006， 103（28）， 10584—10588
[3]	Azofra L.M.， Scheiner S.， Phys. Chem. Chem. Phys.， 2014， 16（11）， 5142—5149
[4]	Li H.， Zhao X. Y.， Wang W. J.， Xue B.， Geogr. Res.， 2019， 38（8）， 1993—2007
	李花，赵雪雁，王伟军，薛冰. 地理研究， 2019， 38（8）， 1993—2007
[5]	Liu Q. Q.， Zhu H. L.， Guo G. Q.， Wang Z. Y.， Feng S. L.， Qiu X. B.， He Q. S.， Li C. L.， J. Atmos. Environ. Opt.， 2021， 16（5）， 424—431
	刘强强，朱宏历，郭古青，王泽育，冯仕凌，邱选兵，何秋生，李传亮. 大气与环境光学学报， 2021， 16（5）， 424—431
[6]	Xue B.， Dai H. L.， Thomas T.， Chem. Phys. Lett.， 1997， 256（1）， 154—160
[7]	Lévêque C.， Komainda A.， Taïeb R.， Köppel H.， J. Chem. Phys.， 2013， 138（4）， 044320
[8]	Hu L.， Tong S. R.， Xu Y. Y.， Zhang H. L.， Yu S. S.， Chen M. F.， Ge M. F.， Chem. Res. Chinese Universities， 2024， 40（4）， 730—736
[9]	Xia Y. H.， Zhang G. K.， Liu W. C.， Cai G. L.， Jin S.， An P. F.， Huang H.， Zheng L. R.， Ji H. X.， Chu S. Q.， Zhang J.， Chem. Res. Chinese Universities， 2025， 41（2）， 313—318
[10]	Nelson D. D.， Fraser G. T.， Klemperer W.， J. Chem. Phys.， 1985， 83（3）， 945—949
[11]	Matsumura K.， Lovas F. J.， Suenram R. D.， J. Chem. Phys.， 1989， 91（10）， 5887—5894
[12]	Taleb⁃Bendiab A.， Hillig K. W.， Kuczkowski R. L.， J. Chem. Phys.， 1991， 94（11）， 6956—6963
[13]	Hastie J. W.， Hauge R.， Margrave J. L.， J. Inorg. Nucl. Chem.， 1969， 31（2）， 281—289
[14]	Sodeau J. R.， Lee E. K. C.， J. Phys. Chem.， 1980， 84（25）， 3358—3362
[15]	Nord L.， J. Mol. Spectrosc.， 1983， 96（1）， 19—25
[16]	Wierzejewska⁃Hnat M.， Schriver A.， Schriver⁃Mazzuoli L.， Chem. Phys.， 1994， 183（1）， 117—126
[17]	Nxumalo L. M.， Ford T. A.， J. Mol. Struct.， 1995， 347， 495—507
[18]	Schriver⁃Mazzuoli L.， Schriver A.， Wierzejewska⁃Hnat M.， Chem. Phys.， 1995， 199（2）， 227—243
[19]	Ito F.， Chem. Phys. Lett.， 2007， 436（4）， 335—340
[20]	Ito F.， Chem. Phys.， 2009， 358（3）， 209—218
[21]	Li X.， Pu Y. Y.， Liu Z.， Sun Y. X.， Duan C. X.， J. Mol. Spectrosc.， 2022， 383， 111559
[22]	Li X.， Zhu T. X.， Pu Y. Y.， Duan C. X.， J. Mol. Spectrosc.， 2022， 390， 111714
[23]	Li X.， Pu Y. Y.， Zhu T. X.， Liu Y.， Duan C. X.， J. Mol. Spectrosc.， 2023， 395， 111809
[24]	Li X.， Peng K. N.， Luo W.， Liu Z.， Wang X. B.， Zheng R.， J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer.， 2025， 347， 109681
[25]	Bone R. G. A.， Le Sueur C. R.， Amos R. D.， Stone A. J.， J. Chem. Phys.， 1992， 96（11）， 8390—8410
[26]	Nxumalo L. M.， Ford T. A.， Spectrochimica. Acta Part A， 1995， 51（11）， 1847—1860
[27]	Li X.， Liu Z.， Duan C. X.， J. Mol. Spectrosc.， 2021， 377， 111424
[28]	Nejad A.， Li X.， Zhu T. X.， Liu Y.， Duan C. X.， J. Phys. Chem. Lett.， 2023， 14（35）， 7795—7801
[29]	Liu Y.， Li X.， Qing T. X.， Duan C. X.， J. Phys. Chem. A， 2025， 129（9）， 2259—2264
[30]	Li X.， Liu Y.， Zhu T. X.， Duan C. X.， Acta Phys. Sin.， 2023， 72（1）， 013401
	李响，刘云，朱天鑫，段传喜. 物理学报， 2023， 72（1）， 013401
[31]	Gordon I. E.， Rothman L. S.， Hargreaves R. J.， Hashemi R.， Karlovets E. V.， Skinner F. M.， Conway E. K.， Hill C.， Kochanov R. V.， Tan Y.， Wcisło P.， Finenko A. A.， Nelson K.， Bernath P. F.， Birk M.， Boudon V.， Campargue A.， Chance K. V.， Coustenis A.， Drouin B. J.， Flaud J. M.， Gamache R. R.， Hodges J. T.， Jacquemart D.， Mlawer E. J.， Nikitin A. V.， Perevalov V. I.， Rotger M.， Tennyson J.， Toon G. C.， Tran H.， Tyuterev V. G.， Adkins E. M.， Baker A.， Barbe A.， Canè E.， Császár A. G.， Dudaryonok A.， Egorov O.， Fleisher A. J.， Fleurbaey H.， Foltynowicz A.， Furtenbacher T.， Harrison J. J.， Hartmann J. M.， Horneman V. M.， Huang X.， Karman T.， Karns J.， Kassi S.， Kleiner I.， Kofman V.， Kwabia⁃Tchana F.， Lavrentieva N. N.， Lee T. J.， Long D. A.， Lukashevskaya A. A.， Lyulin O. M.， Makhnev V. Y.， Matt W.， Massie S. T.， Melosso M.， Mikhailenko S. N.， Mondelain D.， Müller H. S. P.， Naumenko O. V.， Perrin A.， Polyansky O. L.， Raddaoui E.， Raston P. L.， Reed Z. D.， Rey M.， Richard C.， Tóbiás R.， Sadiek I.， Schwenke D. W.， Starikova E.， Sung K.， Tamassia F.， Tashkun S. A.， Vander Auwera J.， Vasilenko I. A.， Vigasin A. A.， Villanueva G. L.， Vispoel B.， Wagner G.， Yachmenev A.， Yurchenko S. N.， J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer.， 2022， 277， 107949
[32]	Western C. M.， Billinghurst B. E.， Phys. Chem. Chem. Phys.， 2019， 21（26）， 13986—13999
[33]	Flaud J. M.， Perrin A.， Salah L. M.， Lafferty W. J.， Guelachvili G.， J. Mol. Spectrosc.， 1993， 160（1）， 272—278
[34]	Sperhac J. M.， Weida M. J.， Nesbitt D. J.， J. Chem. Phys.， 1996， 104（6）， 2202—2213
[35]	Werner H. J.， Knowles P. J.， Knizia G.， Manby F. R.， Schütz M.， Celani P.， Korona T.， Lindh R.， Mitrushenkov A.， Rauhut G.， Shamasundar K. R.， MOLPRO， Version 2010.1， University College Cardiff Consultants Limited， Cardiff， 2010

State	Δ/（amu∙nm²）	R/nm	P_a /（amu∙nm²）	P_b /（amu∙nm²）	P_c /（amu∙nm²）
Ground	-0.46609	0.3958/0.4091 ^a	5.09495	0.49701	0.23305
SO₂v₁⁃excited	-0.47106	0.3957	5.09282	0.49667	0.23553
SO₂v₃⁃excited	-0.46692	0.3956	5.09074	0.49790	0.23346

State	Δ/（amu∙nm²）	R/nm	P_a /（amu∙nm²）	P_b /（amu∙nm²）	P_c /（amu∙nm²）
Ground	-0.46609	0.3958/0.4091 ^a	5.09495	0.49701	0.23305
SO₂v₁⁃excited	-0.47106	0.3957	5.09282	0.49667	0.23553
SO₂v₃⁃excited	-0.46692	0.3956	5.09074	0.49790	0.23346

Species	Matrix or method	v₁/cm^-1		v₃/cm^-1
Species	Matrix or method	ED	EA	ED	EA
Observed	Ar matrix^［20］	0.4	3.1	-6.8
	Kr matrix^［20］	0.3	3.6	-6.3	-4.4
	Xe matrix^［20］	0.5	3.9	-6.4	-3.8
	N₂ matrix^［17］	1.3	2.6	-4.8	-2.2
	Gas phase	-1.41^［21］	1.7^［21］	-6.29/-6.3^［19］	-5.71
Calculated	MP2/6⁃31+G（2df）^［20］	0.2	3.7	-5.1	-1.9
	MP2/6⁃311+G（2d）^［20］	0.3	3.8	-4.7	-1.4
	MP2/aug⁃cc⁃pVTZ^［20］	-0.3	3.2	-5.1	-2.1
	CCSD（T）⁃f12a/aug⁃cc⁃pVTZ	-0.04	0.87	-4.24	4.14

Species	Matrix or method	v₁/cm^-1		v₃/cm^-1
Species	Matrix or method	ED	EA	ED	EA
Observed	Ar matrix^［20］	0.4	3.1	-6.8
	Kr matrix^［20］	0.3	3.6	-6.3	-4.4
	Xe matrix^［20］	0.5	3.9	-6.4	-3.8
	N₂ matrix^［17］	1.3	2.6	-4.8	-2.2
	Gas phase	-1.41^［21］	1.7^［21］	-6.29/-6.3^［19］	-5.71
Calculated	MP2/6⁃31+G（2df）^［20］	0.2	3.7	-5.1	-1.9
	MP2/6⁃311+G（2d）^［20］	0.3	3.8	-4.7	-1.4
	MP2/aug⁃cc⁃pVTZ^［20］	-0.3	3.2	-5.1	-2.1
	CCSD（T）⁃f12a/aug⁃cc⁃pVTZ	-0.04	0.87	-4.24	4.14

Rovibrational Spectrum of （SO₂）₂ Complex in the Asymmetric Stretching Region of SO₂

RichHTML

PDF (PC)

Supplement

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 6

References 35

Related Articles 1

Recommended Articles

Metrics

Comments