Инфракрасная многофотонная диссоциация молекул - распад молекул под действием резонансного лазерного ИК-излучения. Обнаружена в 1973, наблюдалась более чем для 90 разл. молекул. Энергия одного кванта ИК-излучения (напр., для излучения СО2-лазера ~103 см-1, что соответствует ~3 ккал/моль) существенно меньше энергии хим. связи (~50-100 ккал/моль). Поэтому в процессе И. м. д. молекула поглощает последовательно десятки квантов ИК-излучения. Детальная теория И. м. д., как и др. многофотонных процессов не разработана (вследствие отсутствия точной информации о высоковозбуждённых уровнях молекул), количеств, описание процесса проводится с помощью числ. моделирования. Энергетич. спектр молекулы условно разбивают на 3 области: дискретный спектр, где происходят когерентные многофотонные резонансные переходы; квазиконтинуум, где нелинейное взаимодействие различных типов колебаний молекулы приводит к быстрому внутримолекулярному перераспределению колебат. энергии; диссоциационный континуум, где происходит распад молекулы в соответствии со статистич. теорией. Вероятность диссоциации b зависит от числа атомов в молекуле. Для диссоциации двухатомных молекул ИК-излучением его интенсивность I по теоретич. оценкам должна быть очень высокой - не ниже I ~1013-1015 Вт/см2, поэтому она пока не наблюдалась. Для трёхатомной молекулы наблюдаются возбуждение и диссоциация с малой b. Так, напр., для молекулы SO2 при интенсивности излучения I~1011 Вт/см2 b составляет ~10-3. И. м. д. молекул с числом атомов N=446 зависит как от интенсивности I, так и от плотности энергии Ф лазерного импульса. Полная диссоциация (b=1) происходит при Ф~10450 Дж/см2 и I~108-109 Вт/см2. Для молекулы с N/6 И. м. д. имеет близкий к пороговому характер по плотности энергии лазерного излучения, типичные значения порога составляют Ф~10-1-10 Дж/см2. В случае импульсного излучения с длительностью импульсов 10-9 -10-6 с в диапазоне I~107-109 Вт/см2 интенсивность слабо влияет на порог И. м. д. Наблюдалась И. м. д. молекулярных ионов с N/б непрерывным излучением ИК-лазера с интенсивностью излучения I~10450 Вт/см2 с таким же по порядку величины порогом по плотности энергии излучения. Важным свойством И. м. д. является её изотопич. селективность, т. е. высокая чувствительность b к частоте ИК-излучення, позволяющая выделять молекулы, содержащие разл. изотопы определ. хим. элемента (отношение b для молекул разл. изотопного состава составляет 104-105). Эффект пзотопич. селективности И. м. д. лёг в основу лазерного разделения изотопов и селективной очистки газов от молекулярных примесей. С помощью И. м. д. можно также получать высокие плотности свободных радикалов в газовой фазе, инициировать газофазные реакции, управлять положением точки равновесия этих реакций, т. е. И. м. д. является одним из перспективных методов лазерной химии.
Г. А. Поляков
|
|
 |
