Физики Томского политехнического университета провели масштабное исследование молекулы метиленхлорида — вещества, ускоряющего глобальное потепление и разрушение озонового слоя. Ученым удалось в 130 раз уточнить ключевые параметры этой молекулы, что открывает новые возможности для климатического прогнозирования.
Метиленхлорид (12CH235Cl2) представляет большой интерес для спектроскопического изучения. Доказано, что эта молекула оказывает негативное воздействие 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 ТПУ 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 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», — отмечает руководитель исследования, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.
Исследование молекулы метиленхлорида проводилось совместно с коллегами из лабораторий Кельнского 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).
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.
Результаты работы ученых опубликованы в журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
Исследование проводилось в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
