Микроволновая спектроскопия слабосвязанных комплексов, состоящих из молекул, распространенных в планетарных атмосферах и межзвездной среде (CO, D2, N2, CH4, NH3)

• Автор: Долгов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Межмолекулярные силы и проявления свободных вращений мономеров в спектрах ван-дер-ваальсовых комплексов

1.1. Межмолекулярное взаимодействие

1.2. Перестройка вращательных уровней в комплексах, состоящих из атома инертного газа и линейной молекулы, при переходе

от предела жесткого ротатора к пределу свободных вращений

1.3. Симметрия мономеров и спиновая статистика ядер в молекулярных комплексах

1.4. Исследования проявлений свободных вращений мономеров в

молекулярных комплексах представляющих астрофизический интерес

1.5. Выводы
Глава 2. Внутрирезонаторный спектрометр на основе генератора миллиметрового диапазона - оротрон с импульсной сверхзвуковой струей
2.1. Принципы работы спектрометра на базе оротрона
2.2. Основные характеристики: чувствительность и спектральное
разрешение
2.3. Система подачи газовой смеси
2.4. Сверхзвуковая молекулярная струя
2.5. Выводы
Глава 3. Спектроскопия комплекса СО с атомом криптона
3.1. Комплексы 1—СО

3.2. Спектроскопия комплекса Кг-СО
3.3. Выводы
Глава 4. Спектроскопия комплекса СО с двухатомной молекулой оНкоТ)2
4.1. Спектроскопия комплекса оНкоТ>2—СО
4.2. Выводы
Глава 5. Спектросокпия комплексов СО (N2) с многоатомными молекулами СН4 и N113
5.1. Спектроскопия комплекса СН4—СО
5.2. Спектроскопия комплексов КН3—СО и N£[3—N2
5.3. Выводы
Заключение
Литература
Приложение А. Измеренные переходы и полученные молекулярные константы комплекса СН4—СО

Введение
Актуальность работы во многом определяется чрезвычайной широтой спектра физических, химических и биологических явлений, обусловленных слабыми межмолекулярными взаимодействиями (также называемыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями). Эти взаимодействия (или силы), не связанные с формированием химической связи между атомами или молекулами, определяют макроскопические свойства газов и жидкостей, и именно благодаря им существуют молекулярные жидкости и кристаллы.
Приведем лишь несколько примеров проявления таких сил. В последние годы изучение взаимодействия различных молекул с гелием и молекулярным водородом приобрело особое значение в связи с развитием спектроскопии сверхтекучих гелиевых нанокапель и кластеров. Исследование взаимодействия молекулы-зонда с ее окружением в гелиевых и водородных кластерах, позволяет проследить изменения их свойств в зависимости от размера, тем самым связать микромир молекулярной физики и макромир конденсированных сред, прояснить фундаментальные вопросы, связанные с микроскопической природой сверхтекучести. Биологическая активность молекул также в значительной степени зависит от слабых межмолекулярных сил. В частности, водородная связь, которая по силе занимает промежуточное положение между химической и ван-дер-ваальсовой связями, характеризуется высокой направленностью и часто определяет структуру биологически активных центров. Слабые межмолекулярные силы несут ответственность за биомолеку-лярные процессы и каталитическую активность ферментов, поэтому знание межмолекулярных взаимодействий имеет значение и для разработки лекарственных препаратов. Интересным примером макроскопического проявления сил ван дер Ваальса являются недавние экспериментальные доказательства того, что токайские гекконы своими исключительными способностями подни-

В2—СО, СН4—СО, 1ЧНз—СО, N113—N2 представляют интерес как бинарные системы, в которых наблюдается одновременное почти свободное вращение обоих мономеров. Изучение таких объектов существенно расширяет представления о возможных типах внутренних движений в слабосвязанных молекулярных системах. В последние годы наблюдается значительный интерес к подобным комплексам, в частности были детально исследованы Н2—СО [19? -21] и N2—00 (см., например, [22-27]), Н2—Н20 [28-33].
Исследования всех представленных автором комплексов начались с изучения их колебательно-вращательных инфракрасных (ИК) спектров. Были измерены спектры в области фундаментального колебания молекулы СО для СН4—СО [34], ИНз—СО [35] и 02—СО [36]. Затем были начаты исследования вращательных спектров в микроволновом диапазоне для СН4—СО [34, 37], ИНз-СО [35, 38], ИН3-И2 [38]и Б2-СО [39].
Во всех вышеупомянутых работах для описания схем энергетических уровней комплексов была применена модель свободных вращений (рассмотренная для случая Ид—СО ранее в разделе 2 главы 1). В представлении этой модели энергетические уровни комплекса определяются суммой вращательных энергий мономеров и энергии вращения комплекса как единого целого. Вращательные состояния комплекса определяются квантовыми числами д и j2 - вращательными моментами мономеров. Существование эквивалентных протонов в Н2 (или дейтерии Б2), СН4 и КНз, а также эквивалентных ядер азота в молекуле N2 оказывает существенное влияние на спектры комплексов, как показано в разделе 3 главы 1. Все уровни разделяются на отдельные группы, соответствующие различным спиновым модификациям мономеров Н2, СН4, N143, N2. Переходы между модификациями запрещены, а разрешенные переходы включают изменение вращательного состояния второго мономера - СО. Каждое вращательное состояние (д, 2) включает в себя ряд уровней энергии вращения комплекса как единого целого с квантовым числом I,