Исследование поддержано федеральной программой Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети». Результаты работы ученых опубликованы в журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer (Q2, IF: 1,9).
Метиленхлорид (12CH235Cl2) представляет большой интерес для спектроскопического изучения. Доказано, что эта молекула негативно влияет на процесс промышленной транспортировки и переработки нефтепродуктов, а также пагубно влияет на экологию и формирование климата Земли. Так, при разложении метиленхлорида в атмосферу выделяются атомы хлора, которые вступают в реакцию с озоном и могут вызывать разрушение озонового слоя. Кроме того, наличие молекул метиленхлорида в атмосфере может способствовать парниковому эффекту и влиять на глобальное потепление. Существующие до сегодняшнего дня данные о метиленхлориде были некорректными из-за неточностей в параметрах модели молекулы.
Ученые Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политеха провели комплексное исследование молекулы метиленхлорида в субмиллиметровом диапазоне. Это позволило впервые детально исследовать вращательную структуру и особенности квадруполь-вращательных взаимодействий (взаимодействие квадрупольного момента молекулы с ее собственным моментом вращения – прим.) в широком спектральном диапазоне вплоть до 1.1 Тгц.
Исследование молекулы метиленхлорида проводилось совместно с коллегами из лабораторий Кёльнского университета (Германия) и Университета Лилля (Франция), которые выполнили экспериментальную часть исследований. Для обработки данных политехники использовали гамильтониан Уотсона, что позволило сопоставить 2 368 экспериментальных линий с соответствующими квантовыми состояниями молекулы. Это позволило ученым ТПУ определить параметры модели (вращательные параметры и параметры центробежных искажений различного порядка), а также параметры, описывающие особенности квадруполь-вращательных взаимодействий (квадрупольных расщеплений).Исследование метиленхлорида было выполнено в дважды возбужденном колебательном состоянии, поскольку это позволяет получить более подробную информацию об энергетических уровнях, динамике молекулы и особенностях ее структуры. Кроме того, оно дает возможность лучше понять механизмы влияния метиленхлорида на окружающую среду. Это особенно актуально для оценки его воздействия на здоровье и экосистему, а также для моделирования его поведения в атмосфере
Результаты исследований показали, что полученные политехниками параметры модели позволяют описывать квадруполь-вращательную структуру метиленхлорида с точностью более чем в 130 раз превышающей точность ранее имевшихся в научной литературе данных.