Предусматривается три основных направления исследований:
1. Исследование индуцированных резонансным лазерным излучением процессов на поверхности. В качестве объектов исследования в рамках этой задачи запланированы поверхностные соединения смешанного изотопного состава, легко разлагающиеся или реагирующие при незначительном повышении температуры. Это в первую очередь озон, молекулярно адсорбированный при 77 K на поверхности оксидов металлов. Незначительное повышение температуры приводит к его разложению с выделением кислорода. Резонансное возбуждение колебаний молекул определенного изотопного состава, как ожидается, приведет к избирательному выделению определенных изотопов кислорода. При совместной адсорбции с хлорпроизводными этилена колебательное возбуждение озона может инициировать озонолиз в условиях, когда без облучения такая реакция не идет. Предполагается испробовать и другие молекулы, озонолиз которых при 77 К сам по себе не происходит. Планируется также поиск стимулированных ИК-излучением поверхностных реакций ряда других молекул, полосы поглощения которых лежат в области 2300-2000см-1: N2O, HCN, CO. Карбонитные ионы СО22-, образующиеся при адсорбции СО на активированной поверхности основных оксидов, стабильны при 77 К, но при повышении температуры реагируют с СО с образованием более сложных олигомерных структур. Резонансно возбуждая определенные изотопомеры СО, можно надеяться осуществить избирательное образование структур определенного изотопного состава. Еще одной поверхностной реакцией, возможность инициирования которой лазерным возбуждением планируется испробовать является изотопное перемешивание.
Кроме активации реакций на поверхности, планируются опыты по инициированию лазерным возбуждением реакций комплексов озона, растворенных в жидком кислороде.
2) Изучение обратимых изменений в слое адсорбированных молекул под действием импульсного излучения методом ИК-фурье спектроскопии с временным разрешением.
В рамках этой задачи планируются эксперименты по воздействию резонансного ИК возбуждения на системы с изомерией связывания. Так, в цеолитах СО может образовывать два типа изомерных структур, связываясь с катионами через атом С или О. Импульсное воздействие излучения на частоте поглощения одной из структур с последующей регистрацией спектров с разрешением во времени, позволит оценить вероятность индуцируемой облучением изомеризации и времени релаксации системы до восстановления равновесия. Подобные опыты планируются с группами CN, образующимися при диссоциации HCN на оксидах, которые также обнаруживают изомерию связывания, а также с молекулами NO и N2O. Недавно обнаруженное явление изотопной изомерии, когда в дикарбонильных комплексах никеля в цеолите две молекулы разного изотопного состава отличаются взаимным расположением, что проявляется в существовании двух спектрально различимых видов комплексов, позволяет ставить задачу о выяснении возможности индуцирования взаимных превращений этих комплексов под действием резонансного ИК возбуждения. Результаты этой части работы представляют интерес для катализа и для создания систем сверхплотной записи информации.
Еще одной системой, намеченной для изучения методом спектроскопии с разрешением во времени является гидратированная поверхность оксида титана, проявляющая способность к фотоиндуцированной супергидрофильности. Есть основания полагать, что возникающие при УФ облучении изменения быстро релаксируют, и не накапливаются при длительной засветке. Полученные методом step-scan результаты, как ожидается, позволят продвинуться в понимании этого явления и будут способствовать его практическому использованию.
УФ облучение некоторых адсорбированных молекул сопровождается их люминесценцией, которая тушится в присутствии кислорода. Молекулы кислорода при этом переходят в синглетное возбужденное состояние. Учитывая важность синглетного кислорода для экологии и медицины мы планируем в программе работ исследовать и эти процессы, предварительно изучив спектры люминесценции избранных ароматических молекул в адсорбированном состоянии.
3) Получение информации о быстропротекающих процессах релаксации колебательного возбуждения из анализа контуров полос поглощения в ИК-спектрах. Информация о релаксации колебательных состояний в пикосекундном интервале времен, недоступном для метода step-scan, может быть получена при изучении формы контура полос поглощения поверхностных соединений. В этой части работы планируется продолжение исследования влияния резонансного диполь-дипольного (РДД) взаимодействия между адсорбированными молекулами, и помимо изучавшейся ранее адсорбции SF6 и CF4 на ZnO, изучить проявления взаимодействия в спектрах других молекул. Будет впервые изучено резонансное взаимодействие между различными молекулами, например NF3 и 34SF6, частоты которых в области 900 см-1 достаточно близки. Полученные данные позволят оценить влияние РДД взаимодействия на время релаксации колебательного возбуждения, что будет использовано при интерпретации данных предшествующих частей работы. Планируется также моделирование влияния РДД взаимодействия на контур спектральных полос, в частности для получения информации о геометрии адсорбционного слоя и для интерпретации спектров совместно адсорбированных молекул.
