Том 33, номер 05, статья № 2

Стариков В. И. Уширение линий поглощения Н2О, СО и СО2, находящихся в нанопорах аэрогеля и ксерогеля. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 05. С. 334–341. DOI: 10.15372/AOO20200502.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Проведено вычисление уширения линий поглощения молекул Н2О, СО и СО2, находящихся в нанопорах аэрогеля и ксерогеля сферической и цилиндрической формы диаметром от 20 до 90 нм при давлении от 0,9 до 50 мбар при комнатной температуре. Рассмотрена модель, в которой уширение линий молекулы обусловлено упругими столкновениями свободных молекул со стенками ячейки и неупругими столкновениями с молекулами, физически адсорбированными на стенках ячейки. Сделана оценка поверхностной концентрации центров адсорбции в порах аэрогеля. Проведено сравнение с имеющимися экспериментальными данными.

Ключевые слова:

водяной пар, окись углерода, углекислый газ, уширение спектральных линий, аэрогель, ксерогель, нанопоры

Список литературы:

1. Wagner P.E., Somers R.M., Jenkins J.L. Line broadening and relaxation of three microwave transitions in ammonia by wall and intermolecular collisions // J. Phys. B. 1981. V. 14, iss. 24. P. 4763–4770.
2. Luijendijk S.C.M. The effect of wall collisions on the shape of microwave absorption lines // J. Phys. B. 1975. V. 8, iss. 18. P. 2995–3000.
3. Ponomarev Yu.N., Petrova T.M., Solodov A.M., Solodov A.A. IR spectroscopy of water vapor confined in nanoporous silica aerogel // Opt. Express. 2010. V. 18, iss. 25. P. 26062–26067.
4. Svensson T., Lewander M., Svanberg S.. Laser absorption spectroscopy of water vapor confined in nanoporous alumina: Wall collision line broadening and gas diffusion dynamics // Opt. Express. 2010. V. 18, iss. 16. P. 16460–16473.
5. Hartmann J.-M., Boulet C., Vander Auwera J., El Hamzaoui H., Capoen B., Bouazaoui M. Line broadening of confined CO gas: From molecule–wall to molecule–mo­lecule collisions with pressure // J. Chem. Phys. 2014. V. 140. P. 064302.
6. Hartmann J.-M., Sironneau V., Boulet C., Svensson T., Hodges J.T., Xu C.T. Collisional broadening and spectral shapes of absorption lines of free and nanopore-confined O2 gas // Phys. Rev. A. 2013. V. 87, iss. 3. P. 032510-1–10.
7. Svensson T., Adolfsson E., Burresi M., Savo R., Xu C.T., Wiersma D.S., Svanberg S. Pore size assessment based on wall collision broadening of spectral lines of confined gas: experiments on strongly scattering nanoporous ceramics with fine-tuned pore sizes // Appl. Phys. B. 2013. V. 110, iss. 2. P. 147–154.
8. Лугина Н.Э., Стариков В.И. Уширение колебательно-вращательных линий поглощения молекул углекислого и угарного газов вследствие соударений со стенками // Изв. вузов. Физика. 2012. Т. 55, № 6. С. 657–663.
9. Солодов А.М., Петрова Т.М., Пономарев Ю.Н., Солодов А.А., Стариков В.И. Фурье-спектроскопия водяного пара, находящегося в объеме нанопор аэрогеля: измерения и расчеты // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 5. С. 378–386; Solodov A.M., Petro­va T.M., Ponomarev Yu.N., Solodov A.A., Starikov V.I. Fourier spectroscopy of water vapor in the volume of aerogel nanopores. Part 1. Measurements and calculations // Atmos. Ocean. Opt. 2014, V. 27, N 4. P. 372–380.
10. Солодов А.М., Петрова Т.М., Солодов А.А., Стариков В.И. Фурье-спектроскопия водяного пара, находя­щегося в объеме нанопор аэрогеля. Часть 2: Расчет уширений линий и сдвига спектральных линий при столкновениях с адсорбированными молекулами // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 1. С. 32–36; Solodov A.M., Petrova T.M., Solodov A.A., Starikov V.I. Fourier spectroscopy of water vapor in the volume of aerogel nanopores. Part 2. Calculation of Broadening and Shift of Spectral Lines by Adsorbed Molecules // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 3. P. 232–235.
11. Solodov A.A, Petrova T.M., Ponomarev Yu.N., Solodov A.M. Influence of nanoconfinement on the relaxation dependence of line half-width for 2–0 band of carbon oxide // Chem. Phys. Lett. 2015. V. 637. P. 18–21.
12. Стариков В.И., Солодов А.А. Уширение линий окиси углерода в объеме нанопор аэрогеля // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 4. С. 269–273; Sta­rikov V.I., Solodov A.A. Line broadening of carbon oxide in the volume of aerogel nanopores // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 5. P. 417–421.
13. Стариков В.И. Уширение и сдвиг линий поглощения водяного пара и окиси углерода в условиях нанопор // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 2. С. 1–9; Starikov V.I. Water vapor and carbon monoxide broadening and line shifts inside aerogel nanopores // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 3. P. 266–274.
14. Солодов А.А., Петрова Т.М., Пономарев Ю.Н., Солодов А.М., Шалыгин А.С. Вращательная зависимость полуширин линий фундаментальной полосы 00011-0001 углекислого газа, находящегося в нанопорах аэрогеля // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 7. С. 516–518; Solodov A.A., Petrova T.M., Ponoma­rev Yu.N., Solodov A.M., Shalygin A.S. Rotational dependence of line half-width for 0 0 0 11–0 0 0 01 fundamental band of CO2 confined in aerogel nanopores // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 6. P. 619–621.
15. Таунс Ч., Шавлов А. Радиоспектроскопия. М.: Иностранная литература. 1959. 757 с.
16. Leavitt R.P. Pressure broadening and shifting in microwave and infrared spectra of molecules of arbitrary symmetry: An irreducible tensor approach // J. Chem. Phys. 1980. V. 73, N 11. P. 5432–5450.
17. Robert D., Bonamy J. Short range force effects in semiclassical molecular line broadening calculations // J. Phys. 1979. V. 40, iss. 10. P. 923–943.
18. Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и молекулярной физике. М.: Атомиздат, 1980. 240 с.
19. Кисилев А.В., Лыгин В.И. Инфракрасные спектры поверхностных соединений. М.: Наука, 1972. 459 с.