Введение к работе
Актуальность темы. Высокий уровень развития современной теоретической колебательно-вращательной спектроскопии молекулы позволяет адекватно описывать полученную экспериментальную информацию и путем изучения тонкой структуры спектров определять такие характеристики молекул, которые открывают возможность для исследования более сложных эффектов внутримолекулярной природы.
Колебательно-вращательные спектры молекул являются наиболее полным , и надешын источником информации о характере внутримолекулярного взаимодействия, состояниях и свойствах иолекул. Определяемые из эксперимента параметры спектральных линий содержат информацию о таких важнейших характеристиках молекулы, как структурные постоянные, ее внутреннее -силовое поле и ыеяюлекулярный потенциал, электрические и магнитные моменты. Анализ" спектров позволяет определить систему уровней энергии молекулы, нйїги спектроскопические постоянные,. из которых могут быть определены 'структурные параметры" и потенциальная функция молекулы. Знание спектроскопической информации имеет фундаментальное значение для широкого круга задач физики и химии С задачи газоаналиэа, атмосферной оптики, расчета- термодинамических функций веществ и констант равновесия химических реакций).
Развитие в последние десятилетия техники спектроскопии зысокого и сверхвысокого разрешения дало возможность более глубоко троникнуть в физические явления в молекулах и, вместе с тем, ютребовало дальнейшего усложнения теоретических моделей, используемых для адекватного описания экспериментальных.данных. Эти ібстоятельства 'в молекулярной спектроскопии позволим по-новому ізглянуть на вопросы, связанные с симметрией исследуемых, объектов.
"имнетрия молекул широко используется как для классификации
состояний, так и для изучения молекулярных процессов ,_ находящих 'отражение в наблюдаемых спектрах.
Поэтому в последнее время дальнейшее распространение 'получили методы, основанные на использовании свойств симметрии молекулы. Одним из таких нетодов является метод неприводимых тензорных операторов (НТО).
Цель работы. В связи с вышесказанным целью данной, работы является:
- применение синнетрийного. подхода с использованием формализма
неприводимых тензорных операторов к молекулам типа симметричного и
асимметричного волчков;
разработка программного обеспечения для решения пряной и обратной - спектроскопических задач для молекул симметрии 0-^;
анализ спектров сверхвысокого разрешения конкретных молекул AsH3
На зашиту выносятся следующие основные паювання:
1. Записанный в терминах формализма НТО-метода колебательно-
врашагельный гамильтониан произвольной молекулы позволяет . получить
в общем виде зависимость матричных - элементов. эффективного
вращательного оператора. При- этом подученные, обше соотношения
позволяют описыватьКЙспектры молекул любого ' типа симметрии и
последовательно учитывать любые типы внутримолекулярных эффектов и
взаимодействий. .
2. Разработанный и реализованный на языке PASCAL пакет программ,
созданных на'основе полученных общих формул метода НТО, позволяет
упростить процесс решения обратной спектроскопической задачи для
молекул типа Хї^сС^) и Хї^сС^) и,' вместе с тем, анализировать
ТЕлсие тонкие эффекты высокого порядка, учет, которых обычными
.і - 5 -
методами представляется затруднительный.
3. Исследование спектра высокого разрешения CHgD2 позволяет впервые получить информацию о вращательной структуре колебательных полос, локализованных в районе 2000-3100 си , \\ определить высокоточные значения для спектроскопически! постоянных рассматриваемых состояний молекулы CSgDg.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- впервые проведен анализ спектра высокого разрешения - АзН3
.зарегистрированного в диапазоне 1750-2300 сы ;
детально проанализированы четыре полосы ^(Aj) и ^2^4СЕ), 3w4(Aj) и 2^(Е), с ределены центры полос, вращательные, центробешые и резонансные постоянные, являющиеся исходной-информацией для определения фундаментальных характеристик молекулы;
впервые проделан , анализ тонкой структуры колебательно-вракзтельных спектров поглощения CSgDg в облзсти сисшсовопбушдошшх соаятт HCQQ - 3 LCO с/ЗГ1 ;
определены центры и спектроскопические .постоянные десяти " вцсковозбуидошшж колебательно-вращательных полос молекулы СИЛ),.'
Црактическая ценность. . Научное и практическое значение результатов работы состоит в следующей. Симнетрийный подход для молекул средней и низкой симметрии, позволяет использовать универсальные аналитические, формулы для расчета матричных элементов гамильтониана молекулы произвольной симметрии.
Форнализадая процесса расчета позволяет использовать компьютер
для получения информации о колебательно- вращательных спектрах
молекул любого .типа симметрии и любого типа тонких эффектов- и
взаимодействий. '
Молекула арсина представляет интерес в связи с такими проблемами как . анализ ' резонансньгг взаимодействий, к-1 и A^A-,
- б -
^/асшешіений пирамидальных ыолекул.
Интерес представляет исследование колебательно-вращательных спектров поглощения молекулы CH-^g, в результате анализа которых - истаю получить ценную инфорыэцию о структурных постоянных и параметрах потенциальной функции иолекулы.
Результаты исследования спектров высокого и сверхвысокого разрешения нолекул АзН3 и CHgDg слуаат исходной инфорыащ"эй для прикладных задач атмосферной оптики, газоанализа, а также пополнения банка спектроскопической информации об исслелуеиых молекулах.
Достоверность результатов, полученных в работе, подтверждается хороший согласием расчетных величин с экспериментальными. Причем,, в большинстве случаев найденные нами параметры воспроизводят исходные данные с экспериментальной точностью. В тех же случаях, когда наблюдается расхождение расчетных и экспериментальных величин, проведен детальный анализ ситуаций, объяснены причины расхождений и намечены пути их устранения.
Апробзция работы. Основные выводы и результаты работы
докладывались на:' :
П международной конференции по инфракрасной спектроскопии высокого разрешения, г.Прага, ЧСФР, 1990 г.; -
восьмой международной конференции по Фурье-спектроскопии,г. Любек-Трэвеыюнде, Германия, 1991 г.;
XII коллоквиуме по молекулярной спектроскопии высокогс разрешения, г.Дикон, Франция, 1991г..
Публикации. По материалам диссертации опубликовано А статьи J А тезиса на Всесоюзных и Международных конференциях.
Структура и обым диссертации. Диссертация состоит и: сведения, трех глав, заключения ,и списка литературы. Работ;
содержит 199 страниц машинописного текста, 11 рисунков и библиографию из 86 наименований.
