Ultra-High-Resolution Spectroscopy of Solid Hydrogen

固体氢的超高分辨率光谱

基本信息

  • 批准号:
    11694073
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2001
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Solid parahydrogen is a promising medium for high resolution spectroscopy. The rotational and vibrational excited states of hydrogen molecules and molecules embedded in the solid are well quantized on account of the weak intermolecular interaction. Moreover, due to the energy mismatch between the internal motion and the crystal phonon, the lifetime of the excited states becomes enormously long so that the spectral linewidth becomes as narrow as 1MHz. The purpose of the present research is to develop a new technique of ultra-high-resolution spectroscopy of condensed phase using solid parahydrogen as a medium in order to clarify rovibarional motion of molecules as well as intermolecular many-body interactions in condensed phase in great detail. We obtained the following new results during the period of the research project.(1) High-resolution infrared spectroscopy of pure vibrational transitions of parahydrogen molecules and impurity ortho-hydrogen pairs in parahydrogen crystals was performed to obtain information on exciton hopping and intermolecular interaction quantitatively.(2) We found that molecules doped in parahydrogen crystal also show quantizedrotation-vibration states. The well-resolved infrared spectrum allows us to develop new theory for the analysis of rovibrational motion of molecules in condensed phase.(3) Several pure tunneling chemical reactions were observed for the first time by infrared spectroscopy.(4) We have developed a technique toproduce molecular ions in the solid which allows us to study hydrogenic ions of chemical interests under high-resolution.
固体仲氢是高分辨率光谱学的有前途的介质。由于分子间相互作用较弱,氢分子和嵌入固体中的分子的旋转和振动激发态可以很好地量子化。此外,由于内部运动和晶体声子之间的能量不匹配,激发态的寿命变得非常长,使得谱线宽度变得窄至1MHz。本研究的目的是开发一种以固体仲氢为介质的超高分辨率凝聚相光谱新技术,以详细阐明凝聚相中分子的旋转运动以及分子间多体相互作用。 。在该研究项目期间,我们获得了以下新成果:(1)对仲氢分子和仲氢晶体中杂质邻氢对的纯振动跃迁进行了高分辨率红外光谱分析,定量获得了激子跳跃和分子间相互作用的信息。 (2)我们发现仲氢晶体中掺杂的分子也表现出量子化的旋转振动态。高分辨率的红外光谱使我们能够发展分析凝聚相分子振动运动的新理论。(3)首次通过红外光谱观察到几个纯隧道化学反应。(4)我们开发了一种技术在固体中产生分子离子,这使我们能够在高分辨率下研究具有化学意义的氢离子。

项目成果

期刊论文数量(58)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hiroyuki Katsuki: "Observation of Rovibrational Dephasing of Molecules in Parahydrogen Crystals"Physical Review Letters. 84・15. 3286-3289 (2000)
Hiroyuki Katsuki:“仲氢晶体中分子的旋转相移的观察”物理评论快报84・15(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Norihito Sogoshi: "Hith Resolution Infrared Absorption Spectroscopy of C_<60> Molecules and Clusters in Parahydrogen Solids"Journal of Physical Chemistry. (印刷中).
Norihito Sogoshi:“仲氢固体中 C_<60> 分子和簇的高分辨率红外吸收光谱”物理化学杂志(正在出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Takamasa Momose: "High Resolution Spectroscopy of Ions in γ-ray Irradiated Solid Parahydrogen"Physica B. 284・1. 387-388 (2000)
Takamasa Momose:“γ射线照射的固体仲氢中的离子的高分辨率光谱”Physica B.284・1(2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Takamasa Momose,C.Michael Lindsay,Yu Zhang, and Takeshi Oka: "Sharp Spectral Lines Observed in γ-ray Ionized Parahydrogen Crystals"Phys. Rev. Lett. 86(21). 4795-4798 (2001)
Takamasa Momose、C.Michael Lindsay、Yu Zhu 和 Takeshi Oka:“在 γ 射线电离仲氢晶体中观察到的锐谱线”Phys. Rev. 4795-4798 (2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Miki, T.Momose: "Rovibrational Transitions and Nuclear Spin Conversion of Methane in Parahydrogen Crystals"Low Temperature Physics. 26(9/10). 661-668 (2000)
M.Miki、T.Momose:“仲氢晶体中甲烷的振动跃迁和核自旋转换”低温物理学。
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  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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