稀有锗同位素红外光谱特征首次获详细解析

俄罗斯教育和科学部新闻处8月25日发布消息称，托木斯克理工大学科学家与国际研究团队合作，首次对两种稀有锗同位素的红外光谱开展了详细研究，并确定了可用于在复杂气体混合物中识别相关同位素的特征光谱。

研究团队此次选取两种高度富集同位素——锗-72和锗-73——作为研究对象，利用高分辨率傅里叶变换光谱仪记录其光谱信息。该设备能够分辨间隔很近的光谱线，为分析同位素替换带来的细微光谱变化提供了条件。

研究人员表示，不同锗同位素的精确光谱数据目前在科学文献中仍相对不足，而这类数据对于识别行星大气中的分子、制备用于量子技术和现代电子学的超纯锗同位素具有重要意义。

从原理上看，当一种同位素被另一种同位素替换后，分子的质量会发生变化，进而影响其振动频率和转动频率。这种变化会反映在物质的红外光谱“指纹”中，使科研人员能够区分不同的同位素变体。

项目研究人员介绍，团队不仅获得了单项测量数据，还建立了一个可靠、高精度的模型，用于描述锗同位素不同状态之间的相互作用。该模型可帮助解释已知谱线，并对实验数据尚不完整的谱线进行计算。

为处理实验获得的大量数据，科学家采用了托木斯克理工大学开发的数学模型，将两类研究分子的数千个光谱跃迁整合到统一的物理图像中，从而分析同位素替换对光谱性质的影响。

参与该项研究的机构包括托木斯克理工大学、俄罗斯科学院高纯化学研究所、俄罗斯科学院应用物理研究所和哈尔滨黑龙江大学。研究由俄罗斯联邦教育与科学部资助，成果已发表在《定量光谱学与辐射传输杂志》上。