Laserowa spektroskopia cząsteczek van der waalsowskich w wiązkach naddźwiękowych

Laserowa spektroskopia

 
cząsteczek van der waalsowskich w wiązce naddźwiękowej

 
jest źródłem informacji o potencjałach elektronowch stanów wzbudzonych i stanu podstawowego. Celem badań jest pełna charakterystyka cząsteczek dwuatomowych typu MeRG i Me2 [Science Direct], gdzie Me i RG są, odpowiednio, atomem 12 grupy układu okresowego (Zn, Cd, Hg) i atomem gazu szlachetnego.W wyniku badań scharakteryzowano stany podstawowe oraz szereg nisko leżących stanów wzbudzonych i stanów rydbergowskich. Charakterystyka została wykonana w szerokom zakresie odległości międzyjądrowych R. Do reprezentacji badanych krzywych energii potencjalnej zaproponowano funkcje analityczne (Morsa, Lennarda-Jonesa, Borna-Mayera, van der Waalsa, Buckinghama oraz hybrydowe) w trzech rejonach odległości międzyjądrowych: w obszarze krótkozasięgowym, w pobliżu odległości równowagowej Reoraz w obszarze długozasięgowym.

 

widma fluorescencji
Niektóre wcześniejsze kontrowersyjne i wątpliwe interpretacjeobserwowanych widm cząsteczek Me2 i MeRG zostały wyjaśnione. W przypadku nisko-leżących stanów wzbudzonych Cd2 zastosowano metodę "inverse perturbation approach" (IPA) [Physical Review Archive, Physical Review Archive]. Prace badawcze wykonywane są w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego, gdzie zbudowano stanowisko doświadczalne. Pozwala ono na studiowanie widm wzbudzenia i widm fluorescencji cząsteczek Me2 i MeRG metodami spektroskopii laserowej. Pomiary struktur rotacyjnych w cząsteczce Hg2 wykonywane są we współpracy z grupą E. Fry'a z Teksańskiego Uniwersytetu w College Station. Obliczenia potencjałów cząsteczkowych dokonywane są we współpracy z M. Krośnickim z Uniwersytetu Gdańskiego oraz C. Westerna z Uniwersytetu w Bristol . Współpraca z grupą Uniwersytetu Windsorskiego przynosi ciągle nowe wyniki na temat ekstremalnie słabo związanych kompleksów vdW (np. CdHe).

Badania finansowano w ramach dwóch projektów badawczych Komitetu Badań Naukowych:

"Badanie oscylacyjno-rotacyjnych struktur drobin van der waalsowskich metodą cząsteczkowej wiązki naddźwiękowej skrzyżowanej z wiązką laserową", projekt KBN 2 P03B 107 10.

"Właściwości wiązania van der waalsowskiego w cząsteczkach dwuatomowych w różnych zakresach odległości międzyjądrowych", projekt KBN 5 P03B 037 20.

Obecnie badania wykonuje się, między innymi, w ramach projektów Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego:

"Zimne molekuły w wiązce naddźwiękowej a badanie własności wiązania międzyatomowego - czy należy zmienić klasyfikację molekuł van der waalsowskich?", projekt promotorski 2007-2008 N202 067 32/1399.

"Badanie rotacji w dimerach van der waalsowskich - złożoność potencjałów cząsteczkowych w sub-nano skali i ich znaczenie interdyscyplinarne", projekt własny 2007-2010 N N202 2137 33.

Najważniejsze wyniki:
(referencje w Publikacjach)

1. Charakterystyka słabo związanych cząsteczek CdHe [Journal of Chemical Physics, Science Direct] i ZnNe [Physical Review Archive]; charakterystyka ich elektronowych stanów podstawowych i wzbudzonych.

2. Studia stanów rydbergowskich E31(3Σ+)w CdNe [Science Direct], CdAr [Science Direct] i CdKr [Physical Review Archive].

3. Obserwacja przejść B31←X10+ [Acta Physica Polonica B], 31u←X10+g [Science Direct] i E31u←X10+g [Canadian Journal of Physics] w widmach wzbudzenia, odpowiednio CdXe, Cd2 i Hg2; charakterystyka stanów wzbudzonych B31, 31u i E31u.

4. Badanie przejść D11v′=10→X10+ [Science Direct], B31v′=0-3 →X10+ [Science Direct], A30+v′=8→X10+ [Science Direct], G10+u , v′=39→X10+g [Science Direct] i 10+u , v′=38,39 →X10+g[Physical Review Archive] , [pdf] w widmach fluorescencji, odpowiednio ZnAr, HgAr, HgKr, Hg2 i Cd2; charakterystyka części odpychających stanów podstawowych.

5. Bezpośrednia obserwacja granic dysocjacji stanów B31 w HgAr [Journal of Chemical Physics] i CdAr [Science Direct]; opisy długozasięgowych części potencjałów stanów B31.

6. Bezpośrednia charakterystyka potencjałów stanów podstawowych ZnNe [Physical Review Archive], ZnAr [Science Direct], CdHe [Journal of Chemical Physics, Science Direct], CdAr [Science Direct], HgNe [Science Direct], HgAr [Science Direct] i Cd2 [Science Direct] wykorzystując zarejestrowane "gorące" pasma i uaktualniając poprzednie, niebezpośrednie charakterystyki stanów podstawowych, czasami niedokładne lub błędne.

7. W przypadku cząsteczek CdNe [Spinger Link] i CdKr [AIP Proceedings, Science Direct] podano poprawione, w stosunku do poprzednich, interpretacje widm wzbudzenia zarejestrowane na przejściu B31←X10+; rozszerzono reprezentacje potencjałów stanów B31 (funkcje hybrydowe).

8. Położono specjalny nacisk na charakterystyki gałęzi odpychających w stanach podstawowych wyznaczone z obserwowanych widm fluorescencji. W rezultacie bezpośrednio wyznaczono odpychające ściany w stanach podstawowych ZnAr [Science Direct] i HgKr [Science Direct]. Wyznaczenie części odpychających jest bardziej dokładne, gdy są analizowane dwa "kanały" fluorescencji na tą samą część odpychającą potencjału stanu podstawowego: CdNe [Spinger Link], CdAr [Science Direct], CdKr [Science Direct]
i HgAr [Science Direct].

9. Wyznaczono niezwykle słabe odpychanie w stanach podstawowych Hg2 i Cd2 potwierdzając hipotezę krótkozasięgowych efektów indukcyjnych grających ważną rolę w stabilizacji Hg2 [Science Direct] i Cd2 [Physical Review Archive]. Teoretyczne przewidywania kowalencyjnej domieszki do wiązania Me2 (Me=Hg i Cd) w stanie podstawowym zostały częściowo powierdzone doświadczalnie.

10. Analiza i symulacja przejść w gałęziach rotacyjnych izotopomerów homojądrowej cząsteczki Cd2 [Science Direct].