Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 29, номер 01, статья № 1

Василенко И. А., Науменко О. В., Калинин К. В., Быков А. Д. Моделирование колебательно-вращательных уровней энергии молекул D₂¹⁸O, HD¹⁸O, D₂¹⁷O и HD¹⁷O методом эффективного гамильтониана. // Оптика атмосферы и океана. 2016. Т. 29. № 01. С. 5-13. DOI: 10.15372/AOO20160101. PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Проведено моделирование колебательно-вращательных уровней энергии первой и второй триады, а также первой и второй гексады молекул D₂¹⁸O, HD¹⁸O, D₂¹⁷O и HD¹⁷O с использованием гамильтониана Уотсона и вращательного оператора, записанного через аппроксиманты Паде–Бореля. Подгонкой по методу наименьших квадратов восстановлены вращательные, центробежные и резонансные постоянные, определены коэффициенты перемешивания колебательно-вращательных волновых функций, проведен анализ резонансных взаимодействий. Исследованы предсказательные способности полученных параметров эффективных гамильтонианов при далекой экстраполяции по вращательным квантовым числам.

Ключевые слова:

дейтерозамещенные изотопологи водяного пара, колебательно-вращательные спектры, моделирование уровней энергии, эффективный вращательный гамильтониан

Список литературы:

1. Partridge H., Schwenke D.W. The determination of an accurate isotope dependent potential energy surface for water from extensive ab initio calculations and experimental data // J. Chem. Phys. 1997. V. 106, N 11. P. 4618–4639.
2. Polyansky O.L. One-Dimensional Approximation of the Effective Rotational Hamiltonian of the Ground State of the Water Molecule // J. Mol. Spectrosc. 1985. V. 112, N 1. P. 79–87.
3. Bykov A.D., Naumenko O.V., Sinitsa L.N., Voronin B.A., Winnewisser B.P. The 3v₂ band of D₂¹⁶O // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 199. P. 158–165.
4. Mikhailenko S.N., Mellau G.Ch., Starikova E.N., Tashkun S.A., Tyuterev Vl.G. Analysis of the first triad of interacting states (020), (100), and (001) of D₂¹⁶O from hot emission spectra // J. Mol. Spectrosc. 2005. V. 233. P. 32–59.
5. Mellau G.Ch., Mikhailenko S.N., Starikova E.N., Tashkun S.A., Over H., Tyuterev Vl.G. Rotational levels of the (000) and (010) states of D₂O from hot emission spectra in the 320–860 cm^–1 region // J. Mol. Spectrosc. 2004. V. 224. P. 32–60.
6. Burenin A.V. Optimum rational perturbation theory series when treating rotational spectra of nonlinear molecules // J. Mol. Spectrosc. 1990. V. 140, N 1. P. 54–61.
7. Coudert L.H. Analysis of the Rotational Levels of Water and Determination of the Potential Energy Function for the Bending ν2 Mode // J. Mol. Spectrosc. 1994. V. 165, N 2. P. 406–425.
8. Lanquetin R., Coudert L.H., Camy-Peyret C. High-Lying Rotational Levels of Water: An Analysis of Energy Levels of the Five First Vibrationl States // J. Mol. Spectrosc. 2001. V. 206, N 1. P. 83–103.
9. Pickett H.M., Pearson J.C., Miller C.E. Use of Euler series to fit spectra with application to water // J. Mol. Spectrosc. 2005. V. 233, N 2. P. 174–179.
10. Ташкун С.А., Путилова Т.А. Вращательная структура колебательных состояний 000, 010, 100, 020 и 001 молекулы D₂¹⁶O: спектроскопическая идентификация до J, K_a = 30 и анализ опубликованных данных // Оптика и спектроскопия. 2009. Т. 107, № 5. С. 726–735.
11. Ulenikov O., Onopenko G., Koivusaari M., Alanko S., Anttila R. High Resolution Vibrational-Rotational Spectrum of H₂S in the Region of the 2 Fundamental Band // J. Mol. Spectrosc. 1996. V. 176, N 2. P. 236–250.
12. Bykov A.D., Naumenko O.V., Polovtseva E.R., Hu S.-M., Liu A.-W. Fourier Transform Absorption Spectrum of D₂¹⁸O in 7360–8440 cm^–1 region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2010. V. 111, N 15. P. 2197–2210.
13. Czako G., Matyus E., Csaszar A.G. Bridging Theory with Experiment: A Benchmark Study of Thermally Averaged Structural and Effective Spectroscopic Parameters of the Water Molecule // J. Phys. Chem. 2009. V. 113, N 43. P. 11665–11678.
14. Ulenikov O.N., He S.-G., Onopenko G.A., Bekhtereva E.S., Wang X.-H., Hu S.-M., Lin H., Zhu Q.-S. High-Resolution Study of the (v1 + 12v2 + v3 = 3) Polyad of Strongly Interacting Vibrational Bands of D₂O // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 204, N 2. P. 216–225.
15. He S.-G., Ulenikov O.N., Onopenko G.A., Bekhtereva E.S., Wang X.-H., Hu S.-M., Lin H., Zhu Q.-S. High-Resolution Fourier Transform Spectrum of the D₂O Molecule in the Region of the Second Triad of Interacting Vibrational States // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 200, N 1. P. 34–39.
16. Wang X.-H., Ulenikov O.N., Onopenko G.A., Bekhtereva E.S., He S.-G., Hu S.-M., Lin H., Zhu Q.-S. High-Resolution Study of the First Hexad of D₂O // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 200, N 1. P. 25–33.
17. Ormsby P.S., Rao K.N., Winnewisser M., Winnewisser B.P., Naumenko O.V., Bykov A.D., Sinitsa L.N. The 3v2+v3, v1+v2+v3, v1+3v2, 2v1+v2 and v2+3v3 Bands of D₂¹⁶O // J. Mol. Spectrosc. 1993. V. 158. P. 109–130.
18. Hu S.M., Ulenikov O.N., Bekhtereva E.S., Onopenko G.A., He Sheng-Gui, Lin Hai, Cheng Ji-Xin, Zhu Qing-Shi. High-Resolution Fourier-Transform Intracavity Laser Absorption Spectroscopy of D₂O in the Region of the 4ν1 + ν3 Band // J. Mol. Spectrosc. 2002. V. 212, N 1. P. 89–95.
19. Ulenikov O.N., Hu S.M., Bekhtereva E.S., Onopenko G.A., He S.G., Wang X.H., Zheng J.J., Zhu Q.S. High Resolution Fourier Transforg Spectrum of D₂O in the Region Near 0.97 // J. Mol. Spectrosc. 2001. V. 210. P. 18–27.
20. Zheng J.J., Ulenikov O.N., Onopenko G.A., Bekhte-reva E.S., He S.G., Wang X.H., Hu S.M., Lin H., Zhu Q.S. High Resolution Vibration-Rotation Spectrum of the D₂O Molecule in the Region Near the 2u + u2 + Absorption Band // Mol. Phys. 2001. V. 99. P. 931–937.
21. Liu An-Wen, Song Ke-Feng, Ni Hong-Yu, Hu Shui-Ming, Naumenko O.V., Vasilenko I.A., Mikhailenko S.N. (0 0 0) and (0 1 0) energy levels of the HD¹⁸O and D₂¹⁸O molecules from analysis of their ν2 bands // J. Mol. Spectrosc. 2011. V. 265, N 1. P. 26–38.
22. Ni H.-Y., Liu A.-W., Song K.-F., Hu S.-M., Naumenko O.V., Kruglova T.V., Tashkun S.A. High-resolution spectroscopy of the triple-substituted isotopologue of water molecule D₂¹⁸O: The first triad // Mol. Phys. 2008. V. 106. P. 1793–1801.
23. Liu A.-W., Naumenko O.V., Kassi S., Campargue A. CW-Cavity Ring Down Spectroscopy of deuterated water in the 1.58 μm atmospheric transparency window // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2014. V. 138. P. 97–106.
24. Mikhailenko S.N., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Vasilenko I.A., Liu A.-W., Song K.-F., Ni H.-Y., 1. Hu S.-M. Absorption spectrum of deuterated water vapor enriched by ¹⁸O between 6000 and 9200 cm⁻¹ // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2012. V. 113, N 9. P. 653–669.
25. Perrin A., Flaud J.-M., Camy-Peyret C. Calculated energy levels and intensities for the ν1 and 2ν2 bands of HDO // J. Mol. Spectrosc. 1985. V. 112, N 1. P. 153–162.
26. Ohshima T., Sasada H. DFB semiconductor laser spectroscopy of 1.5-deuterated water // J. Mol. Spectrosc. 1989. V. 136, N 2. P. 250–263.
27. Ulenikov O.N., Hu S., Bekhtereva E.S., Onopenko G.A., Wang X., He S., Zheng J., Zhu Q. High-resolution fourier transform spectrum of HDO in the region 6140–7040 cm^–l // J. Mol. Spectrosc. 2001. V. 208, N 2. P. 224–235.
28. Быков А.Д., Воронин Б.А., Науменко О.В., Петрова Т.М., Синица Л.Н. Спектроскопические постоянные состояний (011), (200), (120) и (040) молекулы HD¹⁶O // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 9. С. 819–824.
29. Hu S., Ulenikov O.N., Onopenko G.A., Bekhtereva E.S., He S., Wang X., Lin H., Zhu Q. High-resolution study of strongly interacting vibrational bands of HDO in the region 7600–8100 cm^–1 // J. Mol. Spectrosc. 2000. V. 203. P. 228–234.
30. URL: http://spectra.iao.ru
31. Toth R.A. HD¹⁶O, HD¹⁸O and HD¹⁷O transition frequencies and strengths in the u2 bands // J. Mol. Spectrosc. 1993. V. 62. P. 20–40.
32. Toth Robert A. HDO and D₂O Low Pressure, Long Path Spectra in the 600–3100 cm⁻¹ Region: II. D₂O Line Positions and Strengths // J. Mol. Spectrosc. 1999. V. 195, N 1. P. 98–122.