《甲烷分子的高分辨變溫吸收光譜研究》是依託中國科學技術大學，由劉安雯擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：甲烷分子的高分辨變溫吸收光譜研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉安雯
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
甲烷是很重要的多原子分子，其紅外吸收對溫度效應的貢獻僅次於二氧化碳，是目前研究最為深入的對象之一，也是火星、土衛六等行星大氣的重要成分。甲烷分子完整而精確的分子光譜資料庫，特別是其溫度和碰撞展寬等光譜學參數，是研究大氣環流循環、和大氣監測等眾多套用工作的基礎，以及檢驗分子結構理論的重要依據。有效哈密頓量與高精度量化計算相結合的方法，在解釋多原子非線形分子光譜時遇到了非常大的困難。這類分子振轉激發態非常複雜，傳統的有效哈密頓量不能準確地描述它們的勢能面，目前最好的量化計算精度和實驗精度相比仍差距較大（約3個量級），這些都導致其光譜分析十分困難。本項目計畫通過系統測量甲烷及其主要同位素分子在變溫條件下的紅外吸收變溫光譜，一方面獲得可直接套用的重要光譜數據，另一方面可根據強度隨著溫度變化歸屬譜線躍遷下態，從而得到分子振轉激發態能級的結構信息；探尋將該分析方法推廣套用到其他更多的複雜多原子分子。
結題摘要
甲烷的紅外光譜不僅是研究溫室效應的基本依據之一，其完整、精確的光譜實驗數據也是天文學、大氣環流循環和大氣監測等眾多套用工作的基礎。我們系統地測量了甲烷及其主要同位素分子的中、近紅外吸收變溫光譜，獲得了大量新的光譜數據。一方面，我們歸屬了12CH4和12CH3D同位素分子部分波段的躍遷吸收線，完善了12CH3D分子11個振動態的能級結構信息；並初步理論模擬了12CH3D分子4700～5100 cm-1的光譜，與實驗光譜的符合達到了0.01cm-1水平。另一方面，與國際同行合作，解釋了土衛六大氣在1.58 µm的吸收光譜。此外，在實驗中發展了基於連續雷射光源，探測靈敏度達到10-11/cm水平、光譜測量精度達到亞兆赫茲水平的高靈敏、高精密的雷射鎖頻光腔衰盪光譜探測技術；並將該技術套用於水、二氧化碳、一氧化二氮、乙炔和氫氣等分子的高精密光譜研究。該技術與控溫樣品池連用有望套用於更多的多原子分子體系，實現複雜光譜的歸屬分析，研究分子內和分子間動力學過程。發表文章21篇，其中18篇標註了該項目基金號20903085。
