Журнал «Оптика атмосферы и океана»

Том 38, номер 11, статья № 2

Борков Ю. Г., Сулакшина О. Н., Синица Л. Н. Новые спектральные данные для изотополога ¹⁵N¹⁸O в области 1,86 мкм. Определение постоянных «типа Данхэма». // Оптика атмосферы и океана. 2025. Т. 38. № 11. С. 889–897. DOI: 10.15372/AOO20251102.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Регистрация высокоточных экспериментальных спектров является одной из фундаментальных задач молекулярной спектроскопии. В работе представлены результаты анализа зарегистрированного спектра молекулы ¹⁵N¹⁸O в области 5100–5500 см^-1. Было обнаружено 187 положений вращательных линий в колебательной полосе 3–0 основных переходов между электронными состояниями ²Π_1/2 и ²Π_3/2 с максимальным значением вращательного квантового числа J = 32,5. Впервые наблюдалось Λ-расщепление в данной полосе. Определены положения и относительные интенсивности как разрешенных, так и неразрешенных Λ-дублетов. Проведена совместная взвешенная обработка всех известных колебательно-вращательных частот переходов в микроволновой и инфракрасной областях спектра. В результате обработки определены постоянные «типа Данхэма» для изотополога ¹⁵N¹⁸O в основном электронном состоянии. С найденными постоянными проведены предсказательные расчеты положений вращательных линий всех полос, соответствующих колебательным переходам между состояниями с v ≤ 3 и вращательным квантовым числом J ≤ 37,5. Полученные в работе экспериментальные данные несут новую спектроскопическую информацию об изотопологе ¹⁵N¹⁸O и обогащают фундаментальные знания о молекуле моноокиси азота.

Ключевые слова:

изотополог 15N18O, экспериментальный спектр, колебательная полоса 3–0, частоты переходов, относительная интенсивность, постоянная «типа Данхэма»

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Белан Б.Д. Озон в тропосфере. Томск: ИОА СО РАН, 2010. 488 с.
2. Shu Z., Wang F., Dai C., Si J., Wang B., Mi J. Characteristics of nitric-oxide emissions from traditional flame and mild combustion operating in a laboratory-scale furnace // J. Thermal Sci. 2020. V. 29. P. 868–883. DOI: 10.1007/s11630-020-1235-0.
3. Andrabi S.M., Sharma N.S., Karan A., Shahriar S.M.S., Cordon B., Ma B., Xie J. Nitric oxide: Physiological functions, delivery, and biomedical applications // Adv. Sci. 2023. V. 10, N 30. P. 2303259–2303259. DOI: 10.1002/advs.202303259.
4. Цуриков Г.Н., Бисикало Д.В. О возможности наблюдения окиси азота на экзопланетах земного типа с помощью обсерватории WSO-UV (спектр-УФ) // Астрономический журнал. 2023. Т. 100, № 2. С. 144–165. DOI: 10.31857/S0004629923020081.
5. Sulakshina O.N., Borkov Yu.G. Global modelling of the experimental energy levels and observed line positions: Dunham coefficients for the ground state of ¹⁴N¹⁶O // Mol. Phys. 2018. V. 116. P. 3519–3529. DOI: 10.1080/ 00268976.2018.1468043.
6. Борков Ю.Г., Сулакшина О.Н., Сердюков В.И., Синица Л.Н. Параметры спектральных линий колебательной полосы 3–0 для молекулы ¹⁵N¹⁶O в основном электронном состоянии // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 4. С. 251–256. DOI: 10.15372/AOO20230401; Borkov Yu.G., Sulakshina O.N., Serdyukov V.I., Sinitsa L.N. Spectroscopic parameters of the (3–0) vibrational band for the ¹⁵N¹⁶O molecule in the ground electronic state // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N 5. P. 427–432.
7. Борков Ю.Г., Сулакшина О.Н., Сердюков В.И., Синица Л.Н. Анализ спектра изотополога ¹⁴N¹⁸O в области 5200–5500 см^-¹ // Оптика атмосф. и океана. 2023. Т. 36, № 10. С. 799–806. DOI: 10.15372/AOO20231002; Borkov Yu.G., Sulakshina O.N., Serdyukov V.I., Sinitsa L.N. Analysis of ¹⁴N¹⁸O spectrum in the 5200–5500 сm^-¹ spectral region vapors // Atmos. Ocean. Opt. 2023. V. 36, N S1. P. S17–S26.
8. Борков Ю.Г., Сулакшина О.Н., Сердюков В.И., Синица Л.Н. Спектр изотополога ¹⁵N¹⁷O в области 1,86 μm. Определение постоянных «типа Данхэма» // Опт. и спектроскоп. 2024. Т. 132, вып. 2. С. 122–129. DOI: 10.61011/OS.2024.02.57769.6002-23.
9. Борков Ю.Г., Сулакшина О.Н., Сердюков В.И., Синица Л.Н. Спектр изотополога ¹⁴N¹⁷O в области 5200–5550 см^-¹. Спектроскопические параметры для состояния v = 3 // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 7. С. 539–545. DOI: 10.15372/AOO20240701; Borkov Yu.G., Sulakshina O.N., Serdyukov V.I., Sinitsa L.N. Spectrum of ¹⁴N¹⁷O isotopologue in the 5200–5550 cm^-¹ region: Spectroscopic parameters for ν = 3 state // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 5. P. 577–584.
10. Wong A., Yurchenko S.N., Bernath P., Holder S., Muller P., McConkey S., Tennyson J. ExoMol line list-XXI. Nitric oxide (NO) // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2017. V. 470. P. 882–897. DOI: 10.1093/mnras/stx1211.
11. Olman M.D., McNelis D.M., Hause C.D. Molecular constants of nitric oxide from near infrared spectrum // J. Mol. Spectrosc. 1964. V. 14. P. 62–78. DOI: 10.1016/0022-2852(64)90100-6.
12. Keck D.B., Hause C.D. High resolution study of nitric oxide near 5.4 microns // J. Mol. Spectrosc. 1968. V. 26. P. 163–174. DOI: 10.1016/0022-2852(68)90160-4.
13. Meerts W.L., Dymanus A. The hyperfine Λ-doubling spectrum of ¹⁴N¹⁶O and ¹⁵N¹⁶O // J. Mol. Spectrosc. 1972. V. 44. P. 320–346. DOI: 10.1016/0022-2852(72)90109-9.
14. Dale R.M., Johns J.W.C., McKeller A.R.W., Riggin M. High-resolution laser magnetic resonance and infrared-radiofrequency double-resonance spectroscopy of NO and its isotopes near 5.4 μm // J. Mol. Spectrosc. 1977. V. 67. P. 440–458. DOI: 10.1016/0022-2852(77)90051-0.
15. Amiot C., Basis R., Guelachvili G. Infrared study of the X²Π v = 0, 1, 2 levels of ¹⁴N¹⁶O. Preliminary results on the v = 0, 1 levels of ¹⁴N¹⁷O, ¹⁴N¹⁸O, and ¹⁵N¹⁶O // Can. J. Phys. 1978. V. 56. P. 251–265. DOI: 10.1139/p78-032.
16. Amiot C., Guelachvili G. Infrared study of the ¹⁵N isotopic species of nitric oxide near 5.4 μm // J. Mol. Spectrosc. 1979. V. 76. P. 86–103. DOI: 10.1016/0022-2852(79)90219-4.
17. Freedman R., Nicholls R.W. Molecular constants for the v´´ = 0 (X²Π) and v´ = 0, 1 (A²Σ⁺) levels of the NO molecule and its isotopes // J. Mol. Spectrosc. 1980. V. 83. P. 223–227. DOI: 10.1016/0022-2852(80)90323-9.
18. Teffo J.L., Henry A., Cardinet Ph., Valentin A. Determination of molecular constants of nitric oxide from (1–0), (2–0), (3–0) bands of the ¹⁵N¹⁶O and ¹⁵N¹⁸O isotopic species // J. Mol. Spectrosc. 1980. V. 82. P. 348–363. DOI: 10.1016/0022-2852(80)90120-4.
19. Saleck A.H., Yamada K.M.T., Winnewisser G. Isotopic nitric oxide spectra and breakdown of the Born-Oppenheimer approximation // Mol. Phys. 1991. V. 72. P. 1135–1148. DOI: 10.1080/00268979100100811.
20. Salek A.H., Liedtke M., Dolgner A., Winnewisser G. Rotational spectra of ¹⁴N¹⁷O and ¹⁵N¹⁸O // Z. Naturforsch. 1994. V. 49. P. 1111–1118. DOI: 10.1515/zna-1994-1203.
21. Klish E., Belov S.P., Schnieder R., Winnewisser G., Herbst E. Transitions between Hund's coupling cases for the X²Π state of NO // Mol. Phys. 1999. V. 97. P. 65–79. DOI: 10.1080/00268979909482810.
22. Varberg T.D., Stroh F., Evenson K.M. Far-Infrared rotational and fine-structure transition frequencies and nolecular constants of NO and NO in the XΠ (v = 0) state // J. Mol. Spectrosc. 1999. V. 196. P. 5–13. DOI: 10.1006/jmsp.1999.7850.
23. Muller H.S.P., Kobayashi K., Takahashi K., Tomaru K., Matsushima F. Terahertz spectroscopy of N¹⁸O and isotopic invariant fit of several nitric oxide isotopologs // J. Mol. Spectros. 2015. V. 310. P. 92–98. DOI: 10.1016/j.jms.2014.12.002.
24. Gordon I.E., Rothman L.S., Hargreaves R.J., Hashemi R., Karlovets E.V., Skinner F.M., Conway E.K., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y., Wcislo P., Finenko A.A., Nelson K., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campargue A., Chance K.V., Coustenis A., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Mlawer E.J., Nikitin A.V., Perevalov V.I., Rotger M., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Adkins E.M., Baker А., Barbe A., Cane E., Csаszаr A.G., Dudaryonok A., Egorov O., Fleisher A.J., Fleurbaey H., Foltynowicz A., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Horneman V.-M., Huang X., Karman T., Karns J., Kassi S., Kleiner I., Kofman V., Kwabia-Tchana F., Lavrentieva N.N., Lee T.J., Long D.A., Lukashevskaya A.A., Lyulin O.M., Makhnev V.Yu., Matt W., Massie S.T., Melosso M., Mikhailenko S.N., Mondelain D., Reed Z.D., Rey M., Richard C., Tobias R., Sadiek I., Schwenke D.W., Starikova E., Sung K., Tamassia F., Tashkun S.A., Vander Auwera J., Vasilenko I.A., Vigasin A.A., Villanueva G.L., Vispoel B., Wagner G., Yachmenev A., Yurchenko S.N. The HITRAN2020 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spetrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107949. DOI: 10.1016/j.jqsrt. 2021.107949.
25. Люлин О.М. Определение параметров спектральных линий из нескольких спектров поглощения с помощью программы MultiSpectrum Fitting // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 5. С. 408–416. DOI: 10.15372/AOO20150504.
26. Brown J.M., Colbourn E.A., Watson J.K.G., Wayne F.D. En effective Hamiltonian for diatomic molecules. Ab initio calculations of parameters of HCl⁺ // J. Mol. Spectrosc. 1979. V. 74. P. 294–318. DOI: 10.1016/0022-2852(79)90059-6.