Infrared absorption spectrum of ?₁ inversion band of the ¹⁵NH₂D molecule.pdf Спектры молекулы аммиака были и являются предметом интенсивных исследований для спектроскопистов. В частности, молекула NH3 сыграла ключевую роль в развитии квантовой электроники и была взята за основу для первого мазера [1]. Спектроскопические исследования молекулы аммиака в инфракрасной области с использованием синхротронного излучения также нашли много важных приложений в астрофизике и планетологии (см, например, [2]). В настоящей работе был впервые проведен спектроскопический анализ фундаментальной полосы ν1 молекулы 15NH2D. Определены положения линий и решена обратная спектроскопическая задача, позволившая получить спектроскопические параметры, а также параметры взаимодействия симметричного и асимметричного инверсионных состояний (v1 = 1, s) и (v1 = 1, a). Спектр поглощения высокого разрешения молекулы 15NHD2 был зарегистрирован с использованием фурье-спектрометра Bruker IFS 125HR (модернизированный вариант IFS 120HR) с многоходовой ячейкой Уайта в межвузовской лаборатории атмосферных систем (LISA), Париж (Франция). Регистрация спектра проводилась при температуре 296 К, давлении 5.3 мбар, оптической длине пути 0.24 м. В настоящем исследовании использовалась модель эффективного гамильтониана для молекул типа асим¬метричного волчка (см., например, [3-5]). Диагональные блоки были взяты в форме оператора Уотсона [6]. Взаимодействие между колебательными состояниями учитывается в недиагональных блоках гамильтониана. В настоящей работе был рассмотрен резонанс типа Кориолиса, так как взаимодействующие полосы имеют разные типы симметрий: ν1(s) - A1 и ν1(a) - B1. Исследуемая фундаментальная полоса ν1, состоящая из двух подполос ν1(s) и ν1(a) вследствие наличия инверсионного колебания, расположена в диапазоне 2250-3000 см-1. Анализ проводился на основе метода комбинационных разностей [7, 8]. Правила отбора, регулирующие переходы для исследуемой полосы, следующие: для переходов между подсостояниями одинаковой симметрии (s←s или a←a) характерен a-тип, для переходов между подсостояниями разной симметрии (s←a или a←s) - c-тип. Исследуемая полоса достаточно слабая. Это связанно с тем, что содержание изотополога 15NH2D в экспериментальном образце намного меньше, чем изотопологов 15NH3 и 15ND3, более интенсивные полосы которых перекрывают исследуемую в данной работе полосу и затрудняют анализ. Наличие двух близкорасположенных сильно взаимодействующих подполос ν1(s) и ν1(a) также приводит к сложной картине спектра, в котором отсутствует четкая выраженность центров и структуры переходов, вследствие чего часть линий перекрыты друг другом. В качестве иллюстрации проведенного анализа на рис. 1 представлена структура Q-ветви обоих подполос, в верхней части рисунка - для ν1(s), в нижней части - для ν1(a). Спектроскопические и резонансные параметры состояний (v1 = 1, s) и (v1 = 1, a) молекулы 15NH2D Параметр (v1 = 1, s), см-1 (v1 = 1, a), см-1 E 2503.4348(56) 2502.2129(30) A 10.0283(17) 10.0299(18) B 6.0387(12) 6.0347(15) C 4.6829(20) 4.4926(15) s, aC(1) -0.580(25) s, aC(2) 0.9333(51) По результатам анализа было впервые проинтерпретировано около 120 колебательно-вращательных переходов и получен набор из 48 новых энергетических уровней для возбужденных подсостояний (v1 = 1, s) и (v1 = 1, a). Максимальные значения квантовых чисел составили: J max = 10, Kamax = 4. Полученные значения верхних энергетических уровней были использованы в качестве входных данных для оценки вращательных параметров и параметров резонансного взаимодействия симметричного и асимметричного инверсионных подсостояний. Результаты приведены в таблице, где значения параметров представлены вместе с их статистическим доверительным интервалом 1σ (значения в скобках). Полученный набор параметров позволяет воспроизводить набор значений верхних уровней энергий, соответствующих подполосам (v1 = 1, s) и (v1 = 1, a), с drms = 8.310-3 см-1, что можно рассматривать как хороший результат для такой сложной системы. Настоящие результаты могут пополнить существующие молекулярные базы данных. Мы надеемся, что полученные новые данные будут дополнительно стимулировать исследования по обнаружению молекулы 15NH2D во Вселенной. Рис. 1. Небольшая часть спектра молекулы аммиака в районе Q-ветви полос: а - ν1(s); б - ν1(a) Авторы благодарят доктора Ф. Квабиа-Чана за предоставленную экспериментальную информацию.

Скачать электронную версию публикации