Student: Kálosi Ábel
Školitel: Doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.
Konzultant: Prof. RNDr. Juraj Glosík, DrSc.
Stav práce: obhájená
Abstrakt:
Při výzkumu mnoha chladných oblastí vesmíru, byl zjištěn významný výskyt složitých molekul. Ukazuje se, že k jejich formování výrazně přispívají reakce iontů s molekulami, ve kterých se tvoří komplikovanější ionty. Ty poté rekombinují s volnými elektrony a tak vzniká rozmanité zastoupení molekul složených z mnoha atomů i v prostředích, jako jsou mezihvězdná oblaka plynů s typickou teplotou nižší než 100 K.
Rozvoj radiových a mikrovlnných astronomických teleskopů vede k odhalování dalších molekul a molekulárních iontů ve vzdálených oblastech vesmíru. Přirozenou snahou je modelování chemické kinetiky, která probíhá v takových prostředích. Srovnání astronomických pozorování s výsledky modelů poskytuje další informace o podmínkách v oblacích plynů či atmosférách planet. Jde například o intenzitu ionizujícího záření, zastoupení atomů či molekul, které nelze detekovat spektroskopicky, nebo jejich interní konfigurace, jako je to v případě ortho a para H2.
Pro výše zmíněné modely je třeba studovat elementární procesy iontů s elektrony a molekulami v podmínkách nízkých teplot. Tyto elementární procesy nejsou mnohdy dobře prozkoumány při teplotách pod 300 K. Ještě méně experimentálních údajů lze nalézt pro teploty nižší než teplota kapalného dusíku. Tyto elementární procesy mohou významně a netriviálně záviset na teplotě z důvodu omezeného množství dostupných energetických stavů a delší době vlastní reakce, kdy mohou začít hrát roli komplikovanější kvantově mechanické efekty.
V naší laboratoři je k dispozici vybavení pro studium rekombinace v dohasínajícím plazmatu při teplotách od 50 K do 300 K pomocí Langmuirovy sondy a hmotnostního spektrometru. Také bude použita aparatura se stacionárním dohasínajícím plazmatem a velmi citlivou absorpční spektroskopii typu cavity-ring down. Téma je podporováno několika granty a předpokládá se zahraniční spolupráce při jeho řešení.
Budou experimentálně studovány vybrané reakce iontů a molekul, důležité pro formování iontů v nízkoteplotním plazmatu. Příkladem mohou být reakce vedoucí k tvorbě a zániku iontů HCO+ a HCOH+ a dalších iontů důležitých pro astrofyziku. Budou zkoumány procesy rekombinace těchto iontů s elektrony při teplotách v rozsahu 50 K až 300 K. Modely chemické kinetiky procesů v plazmatu budou používány pro podporu experimentálního studia, pro interpretaci výsledků a jejich relevantnosti pro astrochemické procesy.
Bude studováno chování Langmuirovy sondy v plazmatu za nízkých teplot a středních tlaků a diskutována možnost jejího použití pro studium rekombinace. Výsledky budou porovnávány se spektroskopickými měřeními.
Seznam odborné literatury
McDaniel E.W., Ion-molecule reactions, Wiley, New York, 1970, ISBN 0-471-58386-3.
Larsson M. and Orel A., Dissociative Recombination of Molecular Ions, Cambridge University Press, New York, 2008, ISBN 978-0-521-82819-2.
Smith I.W.M., Low temperatures and cold molecules, World Scientific Publishing, Singapore 2008, ISBN 978-1-84816-209-9. Hutchinson I.H., Principles of Plasma Diagnostics, Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-80389-6.
Další časopisecká literatura podle dohody s vedoucím práce.