Физики определили «молекулярные отпечатки» двух изотопов германия
Ученые Томского политехнического университета в составе международного коллектива впервые подробно изучили, как молекулы двух редких изотопов германия поглощают инфракрасное излучение. На основе этих данных ученые составили подробную «карту линий» — специальный набор спектроскопических признаков, по которым вещество можно будет узнать даже в сложной газовой смеси.
В современной научной литературе нет точных спектроскопических данных разных изотопов германия. У молекулы несколько стабильных изотопов, однако замена одного изотопа на другой меняет массу молекулы, что сдвигает частоту колебания и вращений и меняет весь инфракрасный «рисунок» вещества. Понимание таких изменений крайне важно в астрофизике и планетологии при распознавании молекул в атмосферах планет, а также технологиях получения сверхчистых изотопических разновидностей германия для квантовых технологий и современной электроники.
Ученые ТПУ совместно с коллегами провели исследования двух высокообогащенных изотопологов германия — 72GeH₄ с обогащением 99,9530 % и 73GeH₄ с обогащением 99,896 %. Спектры молекул регистрировались с помощью Фурье-спектрометра высокого разрешения в диапазоне 1 800-4 500 см-1, что позволило различить близко расположенные линии спектров. Исследование поддержано Минобрнауки России (проекты FSWW–2026–0046, FFSR–2025–0003 и FFUF–2024–0016). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer (Q3, IF: 2,0).
«Молекулы германия относится к классу сложных сферически-симметричных молекул тетраэдрической симметрии. Их спектры устроены очень сложно. Когда молекула поглощает инфракрасный свет, она начинает вращаться и колебаться определенным образом. Если при этом происходит поглощение молекулой внешнего излучения, то молекула может перейти из одного квантового состояния в другое. Каждому такому переходу соответствует своя спектральная линия. В своем исследовании мы анализировали широкий диапазон, особое внимание уделяя области 2 300-3 200 см-1. Это очень сложная область, где находятся 24 сильно взаимодействующие друг с другом полосы поглощения. В ней молекула может находиться сразу в большом числе близких по энергии колебательно-вращательных состояний, которые не существуют независимо, а заметно влияют друг на друга», — отмечает руководитель проекта, профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Олег Уленеков.
Для расчета спектроскопических характеристик изотопов ученые использовали модель эффективного гамильтониана, которая позволила связать 7 756 спектральных переходов у изотопа 73GeH₄ и 8 510 спектральных переходов у изотопа 72GeH₄ в единую физическую картину. С помощью специально разработанного математического аппарата в ТПУ «присвоили» конкретным спектральным линиям характеристики квантовых переходов (так называемые квантовые числа), рассчитали энергии уровней и показали, как меняются резонансные взаимодействия при замене изотопа германия. В результате исследования ученые определили 113 спектроскопических параметров для изотопа 73GeH₄ и 72 параметра для 72GeH₄.
«Наши исследования позволили получить не отдельные измерения, а надежную и в высокой степени точную модель, которая описывает множество взаимодействий состояний изотопов германия. Она позволит объяснить уже известные линии и рассчитать спектры там, где экспериментальные данные еще недостаточно полны», — добавляют исполнители проекта, профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Ольга Громова и Елена Бехтерева.
В исследовании принимали участие ученые Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Томского политеха, Института химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых РАН (Нижний Новгород), Института прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН (Нижний Новгород) и Хэйлунцзянского университета (Харбин, Китай).
Telegram 
Дзен 
VK Британские физики впервые визуализировали процесс, при котором две отрицательно заряженные молекулы ДНК сближаются и пристыковываются друг к другу точно в местах с одинаковым генетическим кодом вопреки ожидаемому отталкиванию. Прямое наблюдение этого механизма подтвердило 20-летнюю гипотезу и раскрыло фундаментальные процессы восстановления генома, деления клеток и развития онкологических заболеваний.
Японские ученые выяснили, что даже короткий вдох аромата свежесваренного кофе способен быстро улучшить эмоциональное состояние и уменьшить уровень стресса. У молодых участников эксперимента всего за пять минут вдыхания кофейного аромата снизились показатели тревожности, усталости и подавленности. При этом частота сердечных сокращений практически не изменилась.
Падение астероида примерно 66 миллионов лет назад запустило цепь событий, которые привели к вымиранию нептичьих динозавров. Однако некоторые группы пресмыкающихся пережили эту катастрофу и начали быстро восстанавливаться. Всего через несколько сотен тысяч лет после случившегося в реках Северной Америки уже охотился двухметровый хищник с необычными зубами, способными дробить твердую пищу. Его остатки помогли ученым понять, как аллигаторы развивались практически сразу после вымирания.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
В конце августа 2026 года американские военные впервые применили высокоэнергетическую лазерную систему. С тех пор активность дронов у мексиканской границы снизилась примерно на 75%.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно