Исследование близких к свободным вращений мономеров в молекулярных комплексах на основе микроволновой спектроскопии

• Автор: Панфилов, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 120 с.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Слабосвязанные молекулярные комплексы

§1.1. Межмолекулярное взаимодействие. Модели квазижёсткого ротатора и свободных вращений мономеров

§1.2. Получение молекулярных комплексов в сверхзвуковой газовой струе

§1.3. Исследования комплексов, содержащих атом инертного газа и линейную молекулу

ГЛАВА 2. Автоматизация спектрометра на базе оротрона и программное обеспечение для анализа спектров

§2.1. Описание спектрометра на базе оротрона

2.1.1. Оротрон - как генератор излучения

2.1.2. Конструкция спектрометра на базе оротрона с импульсной молекулярной струёй

2.1.3. Работа спектрометра с частотной модуляцией

2.1.4. Основные характеристики (чувствительность, спектральное разрешение)
§2.2. Программное обеспечение спектрометра
2.2.1. Получение одиночного скана. Сканирование частоты с накоплением сигнала
2.2.2. Удержание частоты оротрона
2.2.3. Комплекс программ для идентификации и анализа спектров
ГЛАВА 3. Вращение одного мономера в комплексах: Ые-СО, Не-СО, Не^-СО {N=2+4), СО-огіИоїі2 и СО-рагаН
§3.1. Ие-СО: спектр К= 1-0, изотопы, 2 фит-модели
3.1.1. Вращательный спектр полосы К= 1 - 0 в 20Ме-,
21 №-, 22Ые-СО
3.1.2. Анализ спектров Ые-СО на основе модели слегка асимметричного волчка
§3.2. Не-СО: спектр К = 1-0, изгибное колебание, изотопологи
3.2.1. Вращательный спектр полосы К= 1 - 0 и переходы в изгибное колебание в Не-12С1еО, -13С160, -12С1аО, -13С180..

3.2.2. Определение положения уровней энергии изотопологов Не-СО и анализ изотопических зависимостей
§3.3. Внутреннее вращение мономера СО в малых гелиевых кластерах Нем-СО, N = 2+
3.3.1. Применение теории возмущений к малым гелиевым кластерам Не^-СО, N = 2+
3.3.2. Энергии уровней и анизотропия потенциала взаимодействия
§3.4. СО-ог#юМ2: вращательный спектр
3.4.1. Схема уровней энергии СО-И
3.4.2. Вращательные спектры полос К=0-0, К=1-1 и
К = 1 - 0 в основном колебательном состоянии
§3.5. СО-рагаН2: спектры АС = 1 — О, К = 0-0, изгибное колебание, схема уровней энергии
3.5.1. Схема вращательных уровней в комплексах СО-Н
3.5.2. Вращательные спектры полос К=0-0иК=1-0в основном колебательном состоянии СО-рагаН
3.5.3. Сравнение эксперимента и теоретических расчётов
Глава 4. Одновременное вращение двух мономеров в комплексах: СО-рага1М2, СО-ог1ЛоН
§4.1. СО-рагаЫ2: новое состояние (уМ2,_/Со) = (1,1) с одновременным вращением двух мономеров; квадрупольная структура и геометрия комплексов СО-М
4.1.1. Измерения спектра СО-рагаЫ2 в миллиметровом диапазоне
4.1.2. Анализ вращательных спектров СО-рагаЫ
4.1.3. Квадрупольная структура и геометрия комплексов СО-Ы
§4.2. СО-ог#юН2: первая идентификация, схема уровней энергии
4.2.1. Спектр СО-ог#ЛоН
4.2.2. Сравнение эксперимента и теоретических расчётов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Цитируемая литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В последние годы при исследовании слабосвязанных систем лёгких атомов и молекул обнаружены объекты, в которых помимо вращения комплекса, как целого, наблюдается и почти свободное вращение мономеров. Наиболее явно эти движения проявляются в спектрах комплексов Х-СО, где X = Н2, Э2, Не, Ы2 и СО.
Эти исследования интересны, во-первых, тем, что расширяют наши представления о возможных типах внутримолекулярных движений. Во-вторых, изучение комплексов Не-СО и СО-Н2 обеспечивает надежный фундамент для исследований нанокластеров гелия и водорода с внедрёнными в них лёгкими молекулами хромофорами, нацеленных на понимание микроскопической природы сверхтекучести и поиски водородной сверхтекучести. В-третьих, эти комплексы интересны сами по себе, так как присутствуют (и возможно будут обнаружены) в межзвёздной среде, поскольку СО - наиболее распространенная в космосе полярная молекула. Кроме того, СО-Ы2 может играть заметную роль в оптических свойствах верхних слоев атмосферы.
В молекулярной спектроскопии давно закрепился термин - внутренние вращения, который относится к специфическим движениям в ряде молекул, группа симметрии которых включает поворотную ось высокого порядка. При поворотах относительно этой оси потенциальная энергия представляет собой ряд эквивалентных ям, в которых молекула (или её фрагменты) совершают крутильные колебания. Если барьеры не очень высоки, между ямами возможно туннелирование. Это интересное явление и получило название внутреннее вращение, хотя вращение оно, как правило, начинает напоминать только при больших уровнях возбуждения. Интересующие нас вращения мономеров в комплексах принято называть «заторможенные» или «почти свободные» вращения.

коллектора представляет собой резкую ступеньку. При генерации оротрона скоростное распределение электронного пучка уширяется, вольтамперная характеристика уплощается. Разница этих двух кривых проявляет эффект детектирования поглощения. Первый максимум обусловлен ускоренными электронами, которые оказались в фазе с электромагнитным полем резонатора. Второй максимум связан с дополнительным барьером для прохождения электронов, которые отдали часть своей энергии полю резонатора. В рабочих условиях, напряжение смещения иь поддерживается постоянным вблизи второго максимума, т.е. около 4^5 В, где чувствительность электронного детектора максимальна. При этом измеряются соответствующие поглощению изменения коллекторного тока или напряжения на балластном резисторе Я*. Шумовые характеристики электронного детектора и анализ чувствительности можно найти в работе [67, 68].
Смещение коллектора, В
Рис. 2.4. Зависимость тока коллектора от напряжения смещения: • - с генерацией оротрона, ■ - без генерации оротрона, ♦ - разность двух кривых.
Для регистрации сигнала используется двойная модуляция: быстрая частотная модуляция источника и импульсный режим работы струи.