Аннотация результатов, полученных в 2017 году
1. Разработаты и изготовлены две низкотемпературные кюветы для регистрации спектров в видимой и ближней ИК областях: (а) Кварцевая кювета длиной 2 метра и диаметром 50 мм; (b) Низкотемпературная вакуумная кювета длиной 175 мм и диаметром 45 мм, изготовленная из безкислородной меди. 2. На Фурье – спектрометре Bruker IFS-125M (с использованием 2-х метровой охлаждаемой кюветы) зарегистрированы спектры поглощения метана в области 9000 – 12400 см-1 при давлениях от 11 до 100 мБар, комнатной температуре и спектральном разрешении 0.03 см-1. 3. Впервые получены значения коэффициентов уширения и сдвига спектральных линий метана в области 0.88 мкм, проведено сравнение с имеющимися данными в информационной системе HITRAN 2016. 4. Проведен анализ спектра верхней части Тетрадекады (5855-6250 см-1) основного изотополога метана 12CH4. Существенно расширена информация о колебательно-вращательных уровнях энергии, уточнены уровни энергий шестнадцати колебательных состояний верхней части Тетрадекады. 5. Проведен анализ Тетрадекады метана в диапазоне 5300-5550 см-1, идентифицировано 2847 переходов, которые представляют ~ 90% от интегральной интенсивности линий, наблюдаемых в этой области. В результате работы был рассчитан список линий, содержащий положения и интенсивности 5934 переходов. Этот список линий наиболее точный на настоящий момент. 6. Используя новые ab initio поверхность потенциальной энергии и поверхность дипольного момента, были рассчитаны колебательно-вращательные спектры метана. Проведено детальное сравнение теоретических интенсивностей с экспериментальными данными в широком диапазоне частот (вплоть до Икосады ⁓7500 см-1). Данное сравнение показало, что точность теоретических расчетов близка к экспериментальной для сильных и средних линий. 7. Вычислены полноразмерная ab initio поверхность потенциальной энергии и поверхность дипольного момента молекулы 12CF4 методом CCSD (T) в базисах VTZ и VQZ. С их помощью построены полные и исчерпывающие списки переходов в диапазоне 0-4000 см-1 для температур до 300 К. 8. Создана более общая версия программы MOL_CT, ориентированная на молекулы с произвольным числом атомов и позволяющая учитывать сложные резонансы. 9. Проведены квантово-химические вычисления свойств молекул SF6, CF4 в матрице льда.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Разработана низкотемпературная однопроходная кювета длиной 220 см из нержавеющей стали для регистрации спектров на Фурье спектрометре высокого разрешения Bruker “IFS 125-M”. Зарегистрированы спектры чистых изотопических модификаций молекулы метана (12CH4 и 13CH4) в диапазоне 6000-10000 см-1 для серии температур от 210К до 304 К, а также спектры поглощения CF4 в диапазоне температур от 197 К до 296 К. Из ab initio поверхности потенциальной энергии и поверхности дипольного момента получен теоретический список переходов для 12CH4 и 13CH4 в диапазоне 0-13400 см-1. Список доступен по ссылкам (http://theorets.univ-reims.fr, http://theorets.tsu.ru). Показана хорошая сходимость и согласие с экспериментом рассчитанных центров колебательных полос. Из высокоточных экспериментов, выполненных в диапазоне температур 80-296K, получены наиболее точные на сегодняшний день списки линий метана 12CH4 с идентификацией в районах Октады (3760-4100 см-1) и Тетрадекады (5550-5850 см-1). Списки будут внесены в спектроскопические банки данных для атмосферных приложений HITRAN и GEISA. Из ab initio поверхностей потенциальной энергии получены неэмпирические модели эффективного гамильтониана для молекул CF4, NF3, а также проведены глобальные теоретические расчеты ИК спектров этих молекул с высокой точностью. Список переходов CF4 доступен по ссылкам (http://theorets.univ-reims.fr, http://theorets.tsu.ru). Вычисленные спектры позволяют находить коэффициент пропускания при разных температурах, что важно для мониторинга атмосферного состава на различных высотах в тропосфере и более точной оценки радиационного форсинга. Впервые построена поверхность потенциальной энергии молекулы SF6 четвертого порядка. Зарегистрированы и проанализированы спектры поглощения молекул CO2 , H2, CH4 в нанопорах аэрогеля SiO2 при различных температурах. Для регистрации спектров была разработана низкотемпературная кювета длиной 50 мм. Выполнено моделирование спектров молекулярных комплексов (H2O)n (n=3,4) и CF4 методами DFT и MP2 и получены устойчивые конфигураций комплексов с положительными частотами нормальных колебаний.

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Разработан, сконструирован и введен в эксплуатацию экспериментальный комплекс для регистрации низкотемпературных спектров молекул в порах. С его помощью были зарегистрированы спектры комплексов: метан-вода-пористый материал при температуре 253K. Сравнение спектров метана в аэрогеле и спектров газообразного метана в свободном состоянии при различных температурах (отношение регистрируемого спектра метана в аэрогеле к спектру свободного метана) позволило сделать оценку, что количество метана, находящегося внутри пор, составляет величину порядка 20%. Наблюдался ряд новых полос поглощения, которые не относятся ни к поглощению излучения газообразным метаном, ни к поглощению материалом аэрогеля. Проведена регистрация спектра поглощения CF4 и CF4 в присутствии паров воды с разрешением 0.005 см-1в области 1270 - 1290 см-1. Показано, что спектр CF4 испытывает существенные изменения, что по нашему мнению свидетельствует о возникновении Ван-дер-Ваальсовских комплексов. Были рассчитаны частоты нормальных колебаний молекулярных комплексов (H2O)n (n=2,3,4) CF4 и SF6 (n=2) и вычислена энергия связи для комплексов с большим числом n. Вычисления методом DFT и методом MP2/VDZ дали близкие результаты. Энергия связи многих вычисленных комплексов была выше 3.5ккал/моль, что свидетельствует о возможности их существования в условиях атмосферы Земли. Разработана и сконструирована низкотемпературная вакуумная кювета длиной 17,5 см со сменными окнами из кварца, ZnSe и KBr для работы с Фурье-спектрометром высокого разрешения Bruker IFS 125-M, обеспечивающая пороговую чувствительность по к поглощению порядка 10-6 см-1. Кювета позволяет регистрировать спектры поглощения газов в области 1000-20000 см-1 в диапазоне температур от 108 до 296К с погрешностью контроля температуры 0.9 К. С ее помощью были зарегистрированы спектры CF4, SF6, CH4. Впервые в мире были с высокой точностью рассчитаны спектры молекул CF4, NF3, SF6 в широком диапазоне волновых чисел. Эмпирическая коррекция квадратичного силового поля молекул NF3, CF4, CH4, а также отдельных колебательно-вращательных уровней энергии позволила получить высокоточные гибридные списки переходов этих молекул. Вариационные расчеты тяжелых молекул содержат огромное число переходов, в том числе между парами колебательно возбужденных состояний (горячих переходов), дающих значительный вклад в поглощение. Рассчитанные нами списки этих переходов доступны по ссылкам (http://theorets.univ-reims.fr, http://theorets.tsu.ru). Получены эмпирические списки молекул CH4, CF4, NF3. В области 8850-9170 см-1 были зарегистрированы и идентифицированы спектры поглощения основного изотополога 12CH4 метана в диапазоне температур Т=113-296К. В этой области были также получены точные параметры спектральных линий 12CH4, включая значения энергией нижнего уровня. Полученные списки переходов метана в диапазонах 3750-4100 см-1, 5300-6240см-1 являются наиболее точные в настоящий момент и будут положены в основу данных по этой молекуле для банков данных HITRAN и GEISA. Впервые, с точностью, лучше, чем 1% ,были рассчитаны температурные зависимости сечений поглощения в диапазоне температур 240K-320K. Были Получены следующие значения радиационной эффективности с разрешением 1см-1 при температуре296 К: 0.0883 W m-2 ppbv-1 для CF4, 0.191 W m-2 ppbv-1 для NF3, и 0.525 W m-2 ppbv-1 для SF6. В рамках проекта нами были проведены измерения прямого солнечного излучения в ИК диапазоне FTIR-спектрометром Bruker IFS 125M . Регистрация спектров проводилась с помощью разработанного и изготовленного нами солнечного трекера (следящей оптической системы). Всего было зарегистрировано более 40 спектров. Обработка части спектров показала их эффективность для восстановления концентрации метана в атмосферном столбе. Кроме того, в спектрах хорошо определяется Q ветвь 2v3(F2) 13CH4. Была получена ab initio Поверхность дипольного момента (ПДМ) молекулы SF6 методом связанных кластеров в базисе VTZ. Всего диполь был рассчитан в 1664 различных геометриях. Аналитическая форма ПДМ с 260 параметрами до 4го порядка позволяет воспроизвести вектор дипольного момента во всех ab initio точках с точностью 1.2E-5 атомных единиц. Используя ранее вычисленную поверхность потенциальной энергии, были рассчитаны спектры молекулы 32SF6. Сравнение с экспериментальными сечениями поглощения показывает, что наш список переходов гораздо точнее, чем списки линий, приведенные в базах данных HITRAN и GEISA. Причиной этого является отсутствие горячих переходов, дающих до 70 процентов поглощения в некоторых диапазонах.