See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)" projekt ETF8170
ETF8170 "Endoheedriliste vesiniku-fullereenikomplekside infrapunaspektroskoopia" (1.01.2010−31.12.2013); Vastutav täitja: Urmas Nagel; Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituut; Finantseerija: Sihtasutus Eesti Teadusfond , Sihtasutus Eesti Teadusagentuur; Eraldatud summa: 75 773 EUR.
ETF8170
Endoheedriliste vesiniku-fullereenikomplekside infrapunaspektroskoopia
Infrared Study of the Dynamics of Endohedral Hydrogen-Fullerene Complexes
1.01.2010
31.12.2013
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus (ETF)
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP260 Tahke aine: elektrooniline struktuur, elektrilised, magneetilised ja optilised omadused, ülijuhtivus, magnetresonants, spektroskoopia1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
AsutusRollPeriood
Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituutkoordinaator01.01.2010−31.12.2013
PerioodSumma
01.01.2010−31.12.2010296 400,00 EEK (18 943,41 EUR)
01.01.2011−31.12.201118 943,20 EUR
01.01.2012−31.12.201218 943,20 EUR
01.01.2013−31.12.201318 943,20 EUR
75 773,01 EUR

Fullereenid on väga sümmeetrilised molekulid, mille õõnsusesse mahuvad väiksemad aatomid või molekulid. Samas on nende õõnsus nii väike, et lõksustatud aatomite ja molekulide nagu He ja H2 translatoorne liikumine on juba toatemperatuuril kvantiseeritud. Endoheedrilised H2-fullereeni kompleksid on ka keemiliselt huvitavad, kuid kvantmehhaanikale on nad suurepäraseks katsekeskkonnaks, mille sümmeetriat ja kvantstatistikat saab keemiliselt muuta. Täna osatakse endoheerilisi H2-fullereeni komplekse sünteesida suhteliselt suure saagisega ning spektroskoopilised katsed on juba võimalikud. Infrapunaspektroskoopias näeme 6K juures kitsaid jooni, mis vastavad H2 molekuli võnkumistele, kombinatsioonis translatoorse ja pöördliikumisega. Jooned on lõhestatud kuna lõksustamine seob H2 pöörd- ja translatoorne liikumise. Teoorias vaatleme jäiga rotaatori liikumist sfäärilises potentsiaalis. Infrapunaspektroskoopiast saame ergastuste energiad ning ostsillaatorite jõud, mis annab informatsiooni nii põhiseisundi, kui ergastatud seisundi kohta. Meie eesmärk on mõista endoheedrilise H2-fullereeni kompleksi kvant-dünaamikat ning H2 ja molekulaarpindade vahelisi interaktsioone. Eesmärgi saavutamiseks uurime erinevaid endoheedrilisi fullereene, sealhulgas H2@C60 isotopomeere, madalama sümmeetriaga endoheedrilisi fullereene ja metallofullereene infrapunaspektroskoopia meetodil koos tulemuste teoreetilise modelleerimisega. Uurimistöö toimub Koyto, Southamptoni ja Columbia Ülikoolide ning KBFI osalusel 2008.a. augustis New Yorgis moodustatud mitteformaalses endoheedriliste fullereenide uurimisvõrgus. Fullereenide kvant-dünaamika pakub teadusavalikkusele suurt huvi, millest annavad tunnistust kaks hiljutist Physical Review Focuse artiklit [http://focus.aps.org/story/v23/st1 ja http://focus.aps.org/story/v23/st11]. Projekti tulemusel avaldatavad katseandmed on sisendiks nii projektis kui mujal arendatavatele teooriatele, võimaldades paremini mõista looduse kvantomadusi. Töö käigus loodavad kvantitatiivsed mudelid on piisavalt üldised, et kirjeldada vesinikumolekuli ja kõverate süsiniku nanopindade vahelisi vastasmõjusid ning molekulaarse vesiniku dünaamikat vesinikusalvestussüsteemides.
Fullerenes are highly symmetrical molecules with a cavity large enough to contain small atoms or molecules. However, the space inside the cavity is so confined that the translational movement of encapsulated atoms or molecules like He or H2 is quantized already at room temperature. Apart from their chemical interest and importance, endohedral H2-fullerene complexes are ideal test beds for the study of diatomic quantum rotors in a confined environment, the symmetry and quantum statistics of which can be chemically manipulated. Now endohedral H2-fullerene complexes have been synthesized in relatively high yield and spectroscopic experiments are possible. With infrared spectroscopy we see narrow lines at 6K, corresponding to H2 stretching mode vibrations in combination with translational and rotational excitations that show well-resolved splittings due to the coupling between translational and rotational modes. In the theory we treat the quantum mechanical motion of the rigid rotator in a spherical potential. IR spectroscopy yields energies of the excitations and the oscillator strengths with high precision, providing information both for the ground- and excited states. Our aim is to understand the quantum dynamics of the endohedral H2-fullerene complex and non-bonding interactions between H2 and molecular surfaces. To gain our goal we use the methods of IR spectroscopy and theoretical modeling to study a variety of endohedral fullerenes, including istopomers of H2@C60, fullerene derivatives with lower symmetry and metallofullerenes. The research is carried out within an informal endohedral fullerene study network between Kyoto, Southampton, and Columbia Universities, and NICPB as established in August 2008 in New York. The quantum dynamics of fullerenes is of high interest to the scientific community as evidenced by recent Physical Review Focus articles about the INS results on endohedral fullerenes [http://focus.aps.org/story/v23/st1] and another one about a superionic buckyball crystal [http://focus.aps.org/story/v23/st11]. Experimental data made available by this project will serve as direct input for the theory, developed within this project and elsewhere, yielding better understanding of the quantum properties of nature. Quantitative models established in this work will have a predictive power sufficient to describe the interaction of hydrogen with curved carbon nanosurfaces and the dynamics of molecular hydrogen in hydrogen storage systems.