Исследование многоуровневых молекулярных систем с использованием метода регистрации сверхбыстрого оптического эффекта Керра и метода вращения спина мюона

• Автор: Никифоров, Виктор Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Основные выносимые на защиту положения диссертации

* Личный вклад соискателя в положениях, выносимых на защиту

диссертации

Новизна и практическая значимость работы

Апробация
Глава 1. Исследование микроскопических свойств жидкости методом сверхбыстрой поляризационной спектроскопии

1.1 Оптические методы исследования жидкости

1.2 Оптическая схема ОЭК эксперимента '» 1.3 Оптическое гетеродинирование

1.4 Нелинейная оптика в нерезонансной изотропной среде

1.5 Интерпретация ОГ-ОЭК сигналов

1.6 Метод Фурье-преобразования для интерпретации ОГ-ОЭК сигнала

1.7 Отклики молекулярных движений в ОГ-ОЭК сигнале
1.8 Внутримолекулярные колебательные движения
1.9 Вращательные молекулярные движения
1.10 Заключение
Глава 2. Теоретическое описание молекулярной динамики,
регистрируемой в ОЭК экспериментах
2.1 Введение
2.2 Основные уравнения, описывающие прохождение света через
вещество
2.3 Приближение медленно меняющихся амплитуд
2.4 Наблюдаемая величина при регистрации сверхбыстрого
оптического эффекта Керра
2.5 Основные понятия кинетической теории жидкости
2.6 Отклик внутримолекулярных колебаний
2.7 Отклик вращательной диффузии
2.8 Отклик либрационных движений молекул
2.9 Заключение
Глава 3. Анализ ОГ-ОЭК сигнала молекулярных жидкостей
бензонитрила, ортодихлорбензола и флюороформа.
Возможность селективного контроля молекулярной
динамики
3.1 Введение
3.2 Сверхбыстрая динамика бензонитрила и ортодихлорбензола
3.3 Техника многоимпульсной накачки в ОЭК экспериментах
3.4 Контроль вынужденных когерентных молекулярных колебаний

3.5 Выделение внутримолекулярных колебаний последовательностью
из двух импульсов накачки
3.6 Трёхимпульсная последовательность для селективного
переменного возбуждения внутримолекулярных колебаний
(4 3.7 Выделение вращательных молекулярных движений
'*» последовательностью из четырёх импульсов накачки
3.8 Выделение внутримолекулярных колебаний последовательностью
из четырёх импульсов накачки
3.9 Либрации молекул флюороформа в жидкости
3.10 Заключение
Глава 4. Радиочастотная деполяризация мюона в условиях квазипересечения уровней энергии системы мюоний + ядерный спин 1/2
4.1 Введение
4.2 Мюоны, основные характеристики
4.3 Принципиальная схема pSR - метода
4.4 Техника ALC спектроскопии
4.5 Уровни энергии мюония
4.6 ALC резонанс в отсутствии РЧ поля
4.7 Влияние РЧ поля на спиновую динамику мюона
4.8 Разбиение гамильтониана
” 4.9 Нулевой порядок теории возмущений
4.10 Анализ применимости нулевого порядка теории возмущений
4.11 Точное решение
4.12 Заключение
Заключение
Основные выводы
Литература
Список основных публикаций соискателя

Взаимодействия атомов и молекул лежат в основе огромного количества физических, химических и биологических процессов, в том числе жизненно необходимых для человека. При изучении этих явлений активно применяются спектроскопические методы, позволяющие исследовать квантовую динамику многоуровневых систем. Поведение таких систем имеет чрезвычайно сложный характер, поэтому создание точной физической модели, отражающей все особенности, связано с непреодолимыми математическими трудностями. Как правило, даже приближенное описание молекулярных систем невозможно в аналитическом виде и требует громоздких численных расчетов [1, 2, 3]. Однако в поведении сложной системы часто можно выделить процессы, которые слабо коррелируют друг с другом. Например, колебательные и вращательные молекулярные движения можно считать независимыми, что позволяет при их описании использовать простые модели [4]. При описании сложной системы часто разделяют физические процессы, происходящие на разных временных интервалах. В этом случае быструю динамику можно приближенно характеризовать средним значением физических величин, входящих в качестве параметров в описание более медленных движений. К примеру, молекулярные процессы, связанные со спиновой динамикой происходят на нано- и микросекундной временной шкале, так что колебательно-вращательные движения с частотой порядка 100 см'1 за это время успевают усредниться, и при учете их влияния на спиновую подсистему в уравнениях будут фигурировать средние значения. Особенно важен выбор приближений для описания межмолекулярных взаимодействий, играющих принципиальную роль в конденсированных средах [5]. Здесь рассматриваются модели с взаимодействующими многоуровневыми подсистемами, что приводит к необходимости решения непростых математических задач. Поскольку взаимодействие с ближайшим окружением во многом определяет характер движений молекулы в твердом теле или жидкости, а также влияет на

Глава
Теоретическое описание молекулярной динамики, регистрируемой в ОЭК экспериментах
2.1 Введение
Сигнал, регистрируемый в ОЭК экспериментах, содержит в себе все отклики когерентных молекулярных движений, которые влияют на макроскопическую поляризуемость жидкости. В главе 1 было показано, что такими движениями являются внутримолекулярные колебания, вращения молекул, а также отклик кубической электронной гиперполяризуемости, дающий главный вклад в ОГ-ОЭК сигнал в области пересечения накачивающего и пробного импульсов. Таким образом, ОЭК эксперименты являются исключительно информативными касательно сверхбыстрой динамики молекул на фемто- и пикосекундной временной шкале. Вместе с тем одновременная регистрация откликов разных молекулярных движений в одном сигнале усложняет интерпретацию экспериментальных результатов. Для корректного анализа ОЭК экспериментов требуется теоретический