Ученые Томского политехнического университета создали математическую модель изотопологов метиленхлорида — вещества, играющего ключевую роль в разрушении озонового слоя и глобальном потеплении. В Минобрнауки РФ уточнили, что благодаря новой технологии точность прогнозирования поведения молекулы повышена в 400 раз по сравнению с известными мировыми данными.
Метиленхлорид важен для понимания процессов в химической промышленности и атмосфере Земли. Ранее политехники уже описали некоторые спектральные характеристики этого соединения, однако для полной картины требовалось изучить его поведение в возбужденных состояниях. Эту задачу ученые ТПУ решили в новом исследовании, поддержанном программой «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»). Результаты опубликованы в журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.
В ходе работы исследователи сфокусировались на разных изотопических модификациях метиленхлорида, содержащих ядра хлора 35Cl и 37Cl. С точки зрения спектроскопии, эти модификации ведут себя как разные молекулы, что многократно усложняет анализ.
Молекула метиленхлорида обладает сложной колебательной структурой, где каждая спектральная полоса состоит из тысяч линий. Различные изотопические модификации молекулы (изотопологи) имеют схожие химические, но разные спектроскопические свойства. Это усложняет описание состояний, но открывает дополнительные возможности для исследований. Изучение этих изотопологов, которые по спектральным характеристикам можно считать разными молекулами, важно для астрофизики и промышленности
Для достижения результата политехники применили усовершенствованную модель гамильтониана Уотсона для асимметричного волчка и современные программные комплексы. Это позволило им проанализировать свыше 10 500 линий (более 40 000 переходов) в спектрах изотополога CH235Cl37Cl. Исследование велось в диапазоне субмиллиметрового излучения (0,75–1,1 ГГц) с учетом сверхтонкой структуры, вызванной квадруполь-вращательными взаимодействиями.
Итогом работы стало создание модели, которая предсказывает спектры и переходы внутри молекулы в возбужденном состоянии с беспрецедентной точностью. Среднеквадратичное различие между экспериментальными данными и теоретическими расчетами составило всего 21–26 килогерц. Это в 200–400 раз точнее, чем показатели, представленные в мировой научной литературе до сих пор.
Ранее Наука Mail рассказывала, что спасение озонового слоя обернулось другой проблемой для экологии.
