Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области оптики, оптоэлектроники и спектроскопии.



Научное открытие "Явление возникновения линейчатых спектров вещества".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление возникновения линейчатых молекулярных спектров вещества в условиях матричной изоляции молекул или их групп в растворителе при низкой температуре".
Авторы: Э. В. Шпольский, Л. А. Климова, А. А. Ильина.
Номер и дата приоритета: № 152 от 28 сентября 1952 г.


Описание открытия.
Доктор физико-математических наук Э. В. Шпольский, кандидат физико-математических наук Л. А. Климова (Московский государственный педагогический институт) и кандидат физико-математических наук А. А. Ильина (Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт) открыли явление возникновения линейчатых спектров вещества при его матричной изоляции в растворах при низких температурах.

"Оптические спектры поглощения и излучения атомов и молекул, - рассказывает Л. А. Климова, - возникают при переходах между состояниями с разными энергиями. При поглощении энергия атома или молекулы увеличивается, при излучении уменьшается. В случае с атомом единственная возможность изменения энергии состоит в изменении состояния электронной оболочки. В случае с молекулой дело обстоит сложнее. В состав молекулы входят ядра атомов, которые могут совершать колебательные движения относительно друг друга, и, кроме того, молекула может вращаться как целое. Всякое изменение электронной оболочки влечет за собой возникновение колебаний ядер. Поэтому электронный спектр молекулы всегда электронно-колебательный спектр. Если вещество находится в газообразном состоянии, то спектр осложняется еще вращением молекул.

Для изменения электронной оболочки требуется значительно большая энергия, чем для колебаний ядер и вращательного движения молекул, поэтому колебательные и вращательные спектры молекулы можно изучать, не изменяя ее электронной оболочки методами инфракрасной спектроскопии и комбинационного рассеяния света. Однако среди молекулярных спектров разных видов наибольший интерес представляют электронно-колебательные спектры – они сильнее всего выявляют свойства молекул. До недавнего времени использование электронных спектров было ограничено их сильно размытой структурой. Размытость не исчезала даже при 4° К (температура кипения жидкого гелия). В лучшем случае спектры состояли из нескольких широких полос, что делало их похожими. Считалось, что размытость обусловлена внутримолекулярными причинами и что никакими изменениями внешних условий нельзя добиться большей резкости спектров.

Если использовать в качестве растворителей вещества, образующие при замораживании поликристаллическую массу (в основном это нормальные парафины н-гексан, н-гептан и др.), то электронно-колебательные спектры даже очень сложных молекул будут состоять из чрезвычайно узких линий. Оказалось, что линейчатые спектры молекул по специфичности не уступают атомным спектрам. Поликристаллический растворитель служит своего рода матрицей, в которую вещество внедряется без искажений и без излишней свободы, распределяясь молекулярно-дисперсно.

Теоретически было показано, что явление возникновения линейчатых молекулярных спектров - следствие особого рода квантовых процессов, при которых электронное возбуждение в молекуле не сопровождается изменением состояния кристаллической решетки растворителя, и что причина возникновения линейчатых электронно-колебательных спектров та же, что причина возникновения эффекта Мессбауэра, наблюдаемого в спектре радиоактивного гамма-излучения".
Открытие дало начало новому направлению в молекулярной спектроскопии. На основе открытия был создан метод линейчатых спектров, который получил широкое применение в науке и технике. В настоящее время этим методом исследовано более 300 соединений, принадлежащих к различным классам. МГУ издал атлас линейчатых спектров люминесценции.

Открытое явление широко используется для высокочувствительного и селективного качественного и количественного спектрального анализа. Метод линейчатых спектров дает возможность определять сверхмалые (до 10–11 граммов на грамм образца) количества индивидуальных веществ, одновременно присутствующих в сложной смеси, что ставит его вне конкуренции с другими спектральными методами.

С помощью метода линейчатых спектров в лаборатории люминесцентных исследований природных углеродистых веществ МГУ разработан новый люминесцентный способ, позволяющий фиксировать аномалии углеводородов над месторождениями нефти и газа и разломами земной коры. Этот способ был применен для поиска нефти и газа на Камчатке и дал положительные результаты. Он может быть использован и для поиска рудных месторождений. Он поможет также в решении такой важной народнохозяйственной задачи, как изучение условий появления углеродистых веществ в горных выработках рудных месторождений с целью предотвращения аварий.

Метод линейчатых спектров широко применяется для обнаружения канцерогенных веществ. Санитарно-эпидемиологические станции нашей страны, используют его как основной для определения биологически активных веществ. Применение метода линейчатых спектров люминесценции при разработке технологических процессов позволяет получать продукты, безопасные для здоровья человека.
Начиная с 1975 года начали проводиться Всесоюзные конференции по спектроскопии, посвященные развитию этого нового научно-технического направления.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz