Chemical Physics: Расширение функциональной формы поверхности потенциальной энергии (ППЭ) молекулы метана в избыточных координатах для расчета высоковозбужденных колебательных уровней энергии

Chemical Physics: Расширение функциональной формы поверхности потенциальной энергии (ППЭ) молекулы метана в избыточных координатах для расчета высоковозбужденных колебательных уровней энергии. А.В. Никитин, А.Е. Протасевич, M. Rey, Вл.Г. ТютеревChemical Physics: Extending the functional form of the methane PES in redundant coordinates for highly excited vibrational energy levels calculation. A.V. Nikitin, A.E. Protasevich, M. Rey, Vl.G. Tyuterev

Важность спектральных данных молекулы метана общепризнанна в различных областях науки и техники. В солнечной системе метан является важным компонентом различных планетарных атмосфер, таких как атмосферы планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), и основным поглотителем инфракрасного излучения в атмосфере Титана (главный спутник Сатурна), где он играет ту же роль, что и молекула воды на Земле, но при гораздо более низких температурах. Знание высокоэнергетических состояний является обязательным для интерпретации спектров горячего метана в температурных условиях многих астрономических тел, таких как экзосолнечные планеты и коричневые карлики. Анализ высоковозбужденных колебательно-вращательных уровней энергии и переходов молекулы метана является сложной задачей из-за сложных структур колебательных полиад, многочисленных резонансных связей и высокой размерности расчетных моделей.

Лучшее знание поверхности молекулярной потенциальной энергии помогло бы решить многие связанные с этим вопросы. Предсказания «темных» колебательных состояний, еще не обнаруженных с помощью спектроскопических экспериментов, и соответствующих возмущений наблюдаемых полос представляют особый интерес для спектрального анализа.

Ученые Института оптики атмосферы СО РАН в сотрудничестве с зарубежными исследователями построили поверхности потенциальной энергии молекулы метана в избыточных координатах, которые позволили значительно улучшить качество расчета  уровней энергий молекулы метана в высоких энергетических интервалах. В результате стало возможным предсказание  колебательных полос в спектральном диапазоне свыше 10000 см−1, что может помочь в будущем анализе экспериментально зарегистрированных спектров.