Ágúst Kvaran, Science Institute, University of Iceland, Dunhaga 3, 107 Reykjavík, Iceland. LASER greining efna og efnahvarfa*; Hvernig geta lífræn efni myndast í geimnum? / Hvernig er efnafræði ósoneyðingarinnar? * Sjá: Eðlisfræði í rannsóknum; Eðlisfræði IR, Haust 2010

Alþjóðlegt Samvinnu- verkefni Bergen CERN Braun- schweig Zurich H.Í.

Ágúst Kvaran, Science Institute, University of Iceland, Dunhaga 3, 107 Reykjavík, Iceland. 1.Inngangur: Um ljós- og LASER greiningu efna 2.Sameindir “skoðaðar” með yfirmagni af ljósi: Rannsóknir á Íslandi 3.Árekstrar sameinda í efnahvörfum “skoðaðir”; Nóbelsverðlaun 1999 Eðlisfræði í rannsóknum; Eðlisfræði IR, Haust 2009

Eiginleikar efna ráðast af innri gerð efnisins, sameindunum. Grunnrannssóknir í efnafræði beinast að eiginleikum sameinda Sameindir of smáar til að vera sýnilegar í bestu smásjám; Sbr. Súrefnissameindin: 0, mm Nota aðrar / óbeinar aðferðir til að “skoða” sameindir, sbr: Mismunandi litir Mismunandi sameindir 2, litir

Ljós ? Hvítt ljós Gulur Rauður Grænn Blár

Gler- strendingur Bylgju- lengd

Litur efnis felur í sér upplýsingar um sameindirnar m.t.t.: -Atómsamsetningar -Lögunar -Stærðar : 3, gleypni Ljós fellur á hlut Gult,rautt,grænt,blátt Ljós endurkastast Frá hlut; rautt Sameindir gleypa Hluta ljóssins: Gult, grænt, blátt Nota gleypnieiginleika sameinda:

Sýni/sameindir Mæli minnkun í ljósmagni 4 ljóseindum fækkar Sameind gleypir orku einnar bylgju/ljóseindar:

Nánar: ljósorka Ljósbylgja/ljóseind

Nánar: ljósorka Ljósbylgja/ljóseind Sameind verður orkurík, t.d.: -aukin hreyfiorka -rafeindir ( ) flytjast fjær atómkjörnum - -

LASER geisli: Sýni/sameindir 6 LASERLASER- geisli Einlitt ljós (ein bylgjulengd) Mikið magn jafnorkuríkra ljóseinda Oft á formi örstuttra blossa -

Ein sameind getur gleypt fleiri en eina ljóseind samtímis: Dæmi: 7;1 vs 3 hv - Vaxandi Orka: Gleypni einnar ljóseindar: Gleypni þriggja ljóseinda: Orka hverrar ljóseindar minnkar með fjölda gleyptra ljóseinda fyrir sömu heildarorku

- T.d.: Orkuríkrar útfjólublárar geislunar þörf 8 Orka Sýnilegt ljós nægir: Auðveldara, tæknilega

9,orkuform Einnig: Mögulegum orkuformum sameinda og atóma fjölgar með fjölda gleyptra ljóseinda, Dæmi: Mismunandi brautir rafeinda umhverfis atómkjarna: 1x 3x Mikilvægt í “ljósefnafræði”

Rannsóknir á Íslandi: Mælingar á tveggja og þriggja ljóseinda gleypni sameinda: 10,mælingar Tækjauppsetning Pellin Broca prisma Gas- LASER Lit- LASER

I. Mælingar: a) “Einföld aðferð” / gassýni: + - LASER beam 9

Gas- blöndun spýttari Jónþrýstir Raflinsur Pumpa linsa LASER- geisli Pumpa TOF- Rör jónir b) Jónun og massagreiningar: tölva

út Spennu- deilir HV - 2Kv HX spýttari Turbo Pumpa TOF rör safnlinsa MCP skynjari sveiflusjá tölva Gas Laser Inn út Lit- Laser SHG Tíma- seinkun  S Lit-laser stjórntæki Pellin Broca prisma SHG stjórnbox Inn

LASER- tæki jónunarklefar TOF rör

C2H2C2H2 Stórar Lífrænar sameindir : Líf(?) Himin- geimurinn ???

út Spennu- deilir HV - 2Kv C2H2C2H2 spýttari Turbo Pumpa TOF rör safnlinsa MCP skynjari sveiflusjá tölva Gas Laser Inn út Lit- Laser SHG Tíma- seinkun  S Lit-laser stjórntæki Pellin Broca prisma SHG stjórnbox Inn

H+H+ CH + CH 2 + C+C+ C2+C2+ C2H+C2H+ C2H2+C2H2+ Magn jóna Jón- styrkur LASER geislun C 2 H 2 Massi jóna Flugtími jóna

Orka HCCH: HCCH*:

Orka C2C2 H2H2 HCCH*: C2C2 + +

Orka HCCH*:

Orka HCCH*: CH 2 C

H+H+ CH + CH 2 + C+C+ C2+C2+ C2H+C2H+ C2H2+C2H2+ Magn jóna Jón- styrkur LASER geislun C 2 H 2 Flugtími jóna Massi jóna

C2H2C2H2 Stórar Lífrænar sameindir : Líf(?) Himin- geimurinn ???

C2H2C2H2 Stórar Lífrænar sameindir : Líf(?) Himin- geimurinn ??? C2C2 C CH 2

O3 O3O3 Cl Hvernig er efnafræði ósoneyðingar- innar?

Hvernig myndast ósonlagið og hver eru áhrif þess?

O2O2 O O3O3

20 km ( )

20 km

20 km O 3 +O-> O 2 +O 2

Hvernig getur ósonlagið eyðst af völdum mengunarefna?

20 km

20 km O 3 + O -> O 2 +O 2

out Voltage devider HV - 2Kv HCl nozzle Turbo Pump TOF lense MCP detector oscilloscope computer Excimer Laser In út Dye- Laser SHG Time delay  S laser control Pellin Broca prism SHG control In REMPI- TOF

Intensity Mw H+H+ 35 Cl + H 35 Cl + H 37 Cl + 12 C + Two photon resonance excitation= cm -1 Mass spectrum RCl = HCl

Mw / rel. H+H+ 35 Cl + H 35 Cl + H 37 Cl +

Mw / rel. 35 Cl + H 35 Cl + H 37 Cl + 2xhv Mw 35 Cl + 37 Cl + H 37 Cl + H 35 Cl + /cm -1

2xhv Mw /amu 35 Cl + 37 Cl + H 37 Cl + H 35 Cl + H+H+ /cm -1

HCl* HCl + H + + Cl (i) (ii) (1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) number of photons: H * +Cl H+H+ H+ Cl* Cl + (v)(vi) (iii)(iv) H + Cl - (2)

2h C+C+ CH cm cm -1 CH 3 Br 2D REMPI CH 2 + CH + Massi

1D REMPI for C + => Staðfesting á tilvist C frumeinda

CH 3 Br CH 3 Br* H 2 + C + HBr H 2 + C*+ HBr H 2 + C + +HBr+e - Orka C H H H Br

C XZ Y R C frumeindir mikilvægar grunneiningar fyrir myndun lífrænna efna:

Gasþensla Kæling

Spennu- deilir HV - 2Kv HF spýttari Turbo Pumpa TOF rör safnlinsa MCP skynjari sveiflusjá tölva Gas Laser Inn út Lit- Laser SHG Tíma- seinkun  S Lit-laser stjórntæki Pellin Broca prisma SHG stjórnbox Inn... HF HF Samloðun Sameinda vegna kulda

(HF) n sameindaþyrpingar: (HF) 2 (HF) 3 (HF) 4

11,2-3-hv gl. Tveggja og þriggja ljóseinda gleypni sameindarinnar HBr: Gleypni sem fall af lit ljóss / orku ljóseinda:

12,róftúlkun Breytingar í orkuformum samfara þriggja ljóseinda gleypni(J): J (J:Q) J-1;PJ + 1;RJ-3;N (J-2;O)(J+2;S) J + 3;T Fjögur ólík orkuástönd (N,P,R,T) geta myndast per eitt upphafsástand

Þyrpingar af toppum svara til ákveðinna ástanda: N,O,P, ,merking rófa

Úrvinnsla mæligagna skv. Líkanreikningum: Skv. líkani fyrir áhrif ljóseinda á orku sameinda (skammtafræði) Áætla hvaða ljósorka gleypist Áætla magn gleypingar Líkt eftir mældu litrófi, sbr.: 14,hermun

Líkani er breytt uns samsvörun fæst milli útreiknaðs og mælds litrófs Þá er unnt að ráða í eiginleika sameindanna og orku þeirra út frá forsendum líkansins Upplýsingar fást um sameindirnar og orkueiginleika þeirra: 15,lokagl. - * Sjá: