«Влияние магнитного поля на когерентные сигналы парамагнитных молекул в терагерцовой области»

E.N. Chesnokov, V.V. Kubarev1, L.N. Krasnoperov2, P.V. Koshlyakov, Y.V. Getmanov1, O.A. Shevchenko1, A.I. Chichinin.

 

1 Budker Institute of Nuclear Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russian Federation

2 New Jersey Institute of Technology, Department of Chemistry and Environmental Science, Newark, NJ 07102, USA

 

1. Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность

 Новые методы исследования свободных радикалов с использованием излучения терагерцового диапазона дадут возможность изучать химические реакции в условиях, которые были недоступны для других экспериментальных методов. Быстрые химические реакции протекают в условия отсутствия равновесия по вращательным степеням свободы. Вращательные спектры свободных радикалов находятся в терагерцовом диапазоне, что позволяет детектировать молекулы в отдельных вращательных состояниях. Исследования свободных радикалов с использованием излучения терагерцового диапазона дадут возможность изучать химические реакции в условиях, которые былинедоступны для других экспериментальных методов.

 

2. Конкретная решаемая в работе задача и ее значение

 Конкретной задачей настоящего проекта является изучение оптических когерентных эффектов в области вращательных переходов молекул. Эти эффекты важны для развития новых методов регистрации радикалов в терагерцовой области, пригодных для изучения быстрых реакций в неравновесных условиях а также работающих в условиях сильно рассеивающих сред.

 

3. Используемый подход, его новизна и оригинальность

 В работе используется оригинальная экспериментальная техника:

  • Излучение Новосибирского лазера на свободных электронах, который по ряду параметров не имеет аналогов.
  • Также оригинальным является использование быстродействующих приемников терагерцового излучения на основе диодов Шоттки.

 Оригинальным является экспериментальный подход, использующим влияние магнитного поля на поляризацию излучения оптической свободной индукции.

 

4. Полученные результаты и их значимость

 В работе обнаружен и исследован новый эффект: вращение плоскости поляризации оптической свободной индукции свободных радикалов в магнитном поле.
 Построена теория этого эффекта, пригодная для практических расчетов на основе имеющихся спектроскопических данных.
 Впервые зарегистрирован сигнал оптической свободной индукции свободного радикала (молекулы гидроксила).

 

5. Уровень полученных результатов в сравнении с мировым

Несмотря на то, что в последнее время когерентная спектроскопия в терагерцовой области (Time-domain spectroscopy) интенсивно развивается, влияние магнитного поля на когерентные сигналы до сих пор не исследовались.

 Работа поддерживается грантом РНФ.

 

6. При наличии сторонних соавторов - вклад авторского коллектива

Вклад сотрудников ИХКГ составляет около 70%.
 Конкретно – сотрудникам ИХКГ принадлежит основная роль в постановке задачи, обработке результатов экспериментов и подготовке публикаций. В подготовке экспериментов и их проведении вклад сотрудников ИХКГ и ИЯФ примерно одинаков.

 

Список прилагаемых статей

1. Chesnokov E.N.,Kubarev V.V., Koshlyakov P.V., Fedorov V.V,; Heterodyne Method of Detection of Molecular Gas in the Terahertz Region Using the Beats Between Free Induction Decay Signals. // IEEE TRANSACTIONS ON TERAHERTZ SCIENCE AND TECHNOLOGY Т. 7 № 2 С.: 144-150 (2017), DOI: 10.1109/TTHZ.2017.2658441.

2. Chesnokov E.N., Kubarev V.V. Koshlyakov P.V.,Chichinin A. I.; Getmanov, Y. V.; Shevchenko, O. A. The influence of magnetic field on the echo-like free induction decay in NO2//Chem. Phys. Lett. Т.662 №1.С.62-66.(2016). DOI: 10.1016/j.cplett.2016.09.029.

3. Chesnokov, E. N., Krasnoperov, L. N., Kubarev, V. V. Optical free-induction decay of paramagnetic molecules in magnetic field. Laser Phys. 30 P 015204 (2020) DOI: 10.1088/1555-6611/ab535a.

4. Chesnokov, E. N., Krasnoperov, L. N., Kubarev, V. V., Koshlyakov, P. V.. Observation of Free Induction Decay Signals of OH Radicals Excited by Terahertz Free-Electron Laser Pulses, COMBUSTION EXPLOSION AND SHOCK WAVES. T. 55, C 18-22, (2019), DOI: 10.1134/S0010508219010027.

5. E. N. Chesnokov, V. V. Kubarev, L. N. Krasnoperov and P. V. Koshlyakov, Magnetic field effect on the free induction decay of hydroxyl radicals (OH) in the terahertz region. Phys.Chem.Chem.Phys., , 22, 20248 (2020). DOI: 10.1039/d0cp02773a.