Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне
Исследована теплоемкость твердых растворов (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ и (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ в интервале температур 0,7-1,6 К. Выделен вклад вращательной подсистемы в теплоемкость растворов. Обнаружена конверсия между спин-ядерными А- и Т- модификациями CD₄. Показано, что в неконцентрированных растворах и...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика низких температур |
|---|---|
| Дата: | 2003 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2003
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128794 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне / М.И. Багацкий, В.Г. Манжелий, Д.А. Мащенко, B.B. Дудкин // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 2. — С. 216-218. — Бібліогр.: 8. назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-128794 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Багацкий, М.И. Манжелий, В.Г. Мащенко, Д.А. Дудкин, B.B. 2018-01-13T20:20:21Z 2018-01-13T20:20:21Z 2003 Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне / М.И. Багацкий, В.Г. Манжелий, Д.А. Мащенко, B.B. Дудкин // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 2. — С. 216-218. — Бібліогр.: 8. назв. — рос. 0132-6414 PACS: 65.40.+g https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128794 Исследована теплоемкость твердых растворов (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ и (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ в интервале температур 0,7-1,6 К. Выделен вклад вращательной подсистемы в теплоемкость растворов. Обнаружена конверсия между спин-ядерными А- и Т- модификациями CD₄. Показано, что в неконцентрированных растворах изотопов метана в криптоне скорость конверсии молекул дейтерометана больше, чем молекул метана. Досліджено тєплоємність твердих розчинів (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ та (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ в інтервалі температур 0,7-1,6 К. Виділено вклад обертальної підсистеми у теплоємність розчинів. Виявлено конверсію між спін-ядерними А- і Т- модифікаціями CD₄. Показано, що у неконцентрованих розчинах ізотопів метану у криптоні швидкість конверсії молекул дейтерометану більша, ніж молекул метану. The heat capacity of solid (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ and (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ solutions is investigated in the temperature interval 0.7–1.6 K. A rotational subsystem contribution to the heat capacity of the solutions is separated. It is found that there occurs a conversion of the nuclear-spin A- and T- species of CD₄. In non-concentrated solutions of CH4 isotopes in krypton the conversion rate of the CD₄ molecules is shown to be higher than that of the CH₄ molecules. Авторы благодарны М.А. Стржемечному за обсуждение результатов. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Письма pедактоpу Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне Detection of nuclear-spin conversion of CD₄ molecules in solid deuteromethane–krypton solution Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне |
| spellingShingle |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне Багацкий, М.И. Манжелий, В.Г. Мащенко, Д.А. Дудкин, B.B. Письма pедактоpу |
| title_short |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне |
| title_full |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне |
| title_fullStr |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне |
| title_full_unstemmed |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне |
| title_sort |
обнаружение спин-ядерной конверсии молекул cd₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне |
| author |
Багацкий, М.И. Манжелий, В.Г. Мащенко, Д.А. Дудкин, B.B. |
| author_facet |
Багацкий, М.И. Манжелий, В.Г. Мащенко, Д.А. Дудкин, B.B. |
| topic |
Письма pедактоpу |
| topic_facet |
Письма pедактоpу |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика низких температур |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Detection of nuclear-spin conversion of CD₄ molecules in solid deuteromethane–krypton solution |
| description |
Исследована теплоемкость твердых растворов (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ и (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ в интервале температур 0,7-1,6 К. Выделен вклад вращательной подсистемы в теплоемкость растворов. Обнаружена конверсия между спин-ядерными А- и Т- модификациями CD₄. Показано, что в неконцентрированных растворах изотопов метана в криптоне скорость конверсии молекул дейтерометана больше, чем молекул метана.
Досліджено тєплоємність твердих розчинів (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ та (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ в інтервалі температур 0,7-1,6 К. Виділено вклад обертальної підсистеми у теплоємність розчинів. Виявлено конверсію між спін-ядерними А- і Т- модифікаціями CD₄. Показано, що у неконцентрованих розчинах ізотопів метану у криптоні швидкість конверсії молекул дейтерометану більша, ніж молекул метану.
The heat capacity of solid (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₅ and (CD₄)₀,₀₅Kr₀,₉₄₈(О₂)₀,₀₀₂ solutions is investigated in the temperature interval 0.7–1.6 K. A rotational subsystem contribution to the heat capacity of the solutions is separated. It is found that there occurs a conversion of the nuclear-spin A- and T- species of CD₄. In non-concentrated solutions of CH4 isotopes in krypton the conversion rate of the CD₄ molecules is shown to be higher than that of the CH₄ molecules.
|
| issn |
0132-6414 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/128794 |
| citation_txt |
Обнаружение спин-ядерной конверсии молекул CD₄ в твердом растворе дейтерометана в криптоне / М.И. Багацкий, В.Г. Манжелий, Д.А. Мащенко, B.B. Дудкин // Физика низких температур. — 2003. — Т. 29, № 2. — С. 216-218. — Бібліогр.: 8. назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bagackiimi obnaruženiespinâdernoikonversiimolekulcd4vtverdomrastvoredeiterometanavkriptone AT manželiivg obnaruženiespinâdernoikonversiimolekulcd4vtverdomrastvoredeiterometanavkriptone AT maŝenkoda obnaruženiespinâdernoikonversiimolekulcd4vtverdomrastvoredeiterometanavkriptone AT dudkinbb obnaruženiespinâdernoikonversiimolekulcd4vtverdomrastvoredeiterometanavkriptone AT bagackiimi detectionofnuclearspinconversionofcd4moleculesinsoliddeuteromethanekryptonsolution AT manželiivg detectionofnuclearspinconversionofcd4moleculesinsoliddeuteromethanekryptonsolution AT maŝenkoda detectionofnuclearspinconversionofcd4moleculesinsoliddeuteromethanekryptonsolution AT dudkinbb detectionofnuclearspinconversionofcd4moleculesinsoliddeuteromethanekryptonsolution |
| first_indexed |
2025-11-27T07:13:01Z |
| last_indexed |
2025-11-27T07:13:01Z |
| _version_ |
1850806200793300992 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 2, ñ. 216–218
Ïèñüìà ðåäàêòîðó
Îáíàðóæåíèå ñïèí-ÿäåðíîé êîíâåðñèè ìîëåêóë CD4
â òâåðäîì ðàñòâîðå äåéòåðîìåòàíà â êðèïòîíå
Ì.È. Áàãàöêèé, Â.Ã. Ìàíæåëèé, Ä.À. Ìàùåíêî, B.B. Äóäêèí
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò íèçêèõ òåìïåðàòóð èì. Á. È. Âåðêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû
ïð. Ëåíèíà, 47, ã. Õàðüêîâ, 61103, Óêðàèíà
Email: bagatskii@ilt.kharkov.ua
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29 íîÿáðÿ 2002 ã.
Èññëåäîâàíà òåïëîåìêîñòü òâåðäûõ ðàñòâîðîâ (CD4)0,05Kr0,95 è (CD4)0,05Kr0,948(Î2)0,002 â
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 0,7–1,6 Ê. Âûäåëåí âêëàä âðàùàòåëüíîé ïîäñèñòåìû â òåïëîåìêîñòü ðàñ-
òâîðîâ. Îáíàðóæåíà êîíâåðñèÿ ìåæäó ñïèí-ÿäåðíûìè À- è Ò- ìîäèôèêàöèÿìè CD4. Ïîêàçàíî,
÷òî â íåêîíöåíòðèðîâàííûõ ðàñòâîðàõ èçîòîïîâ ìåòàíà â êðèïòîíå ñêîðîñòü êîíâåðñèè ìîëå-
êóë äåéòåðîìåòàíà áîëüøå, ÷åì ìîëåêóë ìåòàíà.
Äîñë³äæåíî òºïëîºìí³ñòü òâåðäèõ ðîç÷èí³â (CD4)0,05Kr0,95 òà (CD4)0,05Kr0,948(Î2)0,002 â
³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 0,7–1,6 Ê. Âèä³ëåíî âêëàä îáåðòàëüíî¿ ï³äñèñòåìè ó òåïëîºìí³ñòü ðîç-
÷èí³â. Âèÿâëåíî êîíâåðñ³þ ì³æ ñï³í-ÿäåðíèìè À- ³ Ò- ìîäèô³êàö³ÿìè CD4. Ïîêàçàíî, ùî ó íå-
êîíöåíòðîâàíèõ ðîç÷èíàõ ³çîòîï³â ìåòàíó ó êðèïòîí³ øâèäê³ñòü êîíâåðñ³¿ ìîëåêóë äåéòåðîìå-
òàíó á³ëüøà, í³æ ìîëåêóë ìåòàíó.
PACS: 65.40.+g
Èññëåäîâàíèÿ ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ òâåðäûõ ðàñ-
òâîðîâ (CH4)nKr1–n è (CD4)nKr1–n ïîçâîëÿþò ïî-
ëó÷èòü èíôîðìàöèþ î êâàíòîâûõ ýôôåêòàõ â äè-
íàìèêå ñôåðè÷åñêèõ ðîòîðîâ. ßðêèì êâàíòîâûì
ýôôåêòîì, ïðîÿâëÿþùèìñÿ íà ìàêðîñêîïè÷åñêîì
óðîâíå, ÿâëÿåòñÿ êîíâåðñèÿ — ïåðåõîäû ìåæäó
ñïèí-ÿäåðíûìè À-, Ò- è Å- ìîäèôèêàöèÿìè ðîòîðîâ
CH4 è CD4 ñ ñóììàðíûìè ñïèíàìè ÿäåð I = 2, 1, 0 è
I = 4, 2, 0 ñîîòâåòñòâåííî. Êîíâåðñèÿ îáåñïå÷èâàåò
óñòàíîâëåíèå ðàâíîâåñèÿ ìåæäó ìîäèôèêàöèÿìè.
Èññëåäîâàíèþ êîíâåðñèè â òâåðäîì ìåòàíå è òâåð-
äûõ ðàñòâîðàõ ìåòàíà â èíåðòíûõ ãàçàõ ïîñâÿùåíî
áîëüøîå ÷èñëî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ
ðàáîò (ñì. [1–3], ñïðàâî÷íèêè [4,5] è öèòèðóåìóþ â
íèõ ëèòåðàòóðó), è îñíîâíûå çàêîíîìåðíîñòè êîí-
âåðñèè ìåòàíà óñòàíîâëåíû. Â òî æå âðåìÿ íåò íà-
äåæíûõ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ îá îáíàðóæå-
íèè êîíâåðñèè â òâåðäîì äåéòåðîìåòàíå è òâåðäûõ
ðàñòâîðàõ, ñîäåðæàùèõ äåéòåðîìåòàí [3–5]. Äëè-
òåëüíîå âðåìÿ ñ÷èòàëîñü, ÷òî èç-çà îòíîñèòåëüíî ìà-
ëîãî ìàãíèòíîãî ìîìåíòà àòîìîâ äåéòåðèÿ êîíâåð-
ñèÿ CD4 ïðîòåêàåò î÷åíü ìåäëåííî è ïîýòîìó íå
ïðîÿâëÿåòñÿ â ðåàëüíûõ ýêñïåðèìåíòàõ.
Îñíîâíûì ðåçóëüòàòîì ïðåäñòàâëåííîé ðàáîòû
ÿâëÿåòñÿ îáíàðóæåíèå ñïèí-ÿäåðíîé êîíâåðñèè ìî-
ëåêóë CD4 â ìàòðèöå êðèïòîíà. Ïðîâåäåíû êàëîðè-
ìåòðè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ ðàñòâîðà 5% CD4 â Kr è
òàêîãî æå ðàñòâîðà, äîïèðîâàííîãî 0,2% O2. Ðàíåå
áûëî óñòàíîâëåíî [1], ÷òî êîíöåíòðàöèÿ 0,2% O2 ïî
êðàéíåé ìåðå íà ïîðÿäîê óñêîðÿåò êîíâåðñèþ â ñëà-
áîì ðàñòâîðå ìåòàíà â êðèïòîíå è ïðè ýòîì ïðàêòè-
÷åñêè íå âëèÿåò íà ôîíîííóþ ïîäñèñòåìó è ñïåêòð
âðàùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ðîòîðîâ CÍ4.
Òåïëîåìêîñòü óêàçàííûõ ðàñòâîðîâ îïðåäåëåíà ñ
èñïîëüçîâàíèåì àäèàáàòè÷åñêîãî êàëîðèìåòðà [6] â
èíòåðâàëå òåìïåðàòóð 0,7–1,6 Ê. Âðåìÿ êàëîðèìåò-
ðè÷åñêîãî íàãðåâà th ñîñòàâëÿëî 2–4 ìèí. Ýôôåê-
òèâíîå âðåìÿ îäíîãî èçìåðåíèÿ òåïëîåìêîñòè tm �
= th + te, ãäå te — âðåìÿ óñòàíîâëåíèÿ ñòàöèîíàðíî-
ãî òåìïåðàòóðíîãî õîäà êàëîðèìåòðà ñ ìîìåíòà âû-
êëþ÷åíèÿ íàãðåâà, ñîñòàâëÿëî ~ 40 ìèí. Èñïîëüçóå-
ìûå äëÿ ïðèãîòîâëåíèÿ îáðàçöîâ ãàçû èìåëè
ñëåäóþùèé ñîñòàâ: CD4 — èçîòîïè÷åñêàÿ ÷èñòîòà
99%, ÷èñòîòà ïî äðóãèì ãàçàì 99,20% (N2 — 0,5%;
O2 — 0,2%, ÑÎ — 0,1% è Ar < 0,01%); Kr — ÷èñòî-
òà 99,79% (Xe — 0,2%, N2 — 0,01%, O2 è Ar <
< 0,01%); O2 — ÷èñòîòà 99,99% (N2 < 0,01%). Ïå-
ðåä îïûòàìè îáðàçöû âûäåðæèâàëè îêîëî ñóòîê ïðè
© Ì.È. Áàãàöêèé, Â.Ã. Ìàíæåëèé, Ä.À. Ìàùåíêî, B.B. Äóäêèí, 2003
ìèíèìàëüíîé òåìïåðàòóðå èçìåðåíèé. Ïîãðåøíîñòü
èçìåðåíèÿ òåïëîåìêîñòè ðàñòâîðîâ ñîñòàâëÿëà 6%
ïðè 0,8 Ê; 2% ïðè 1 Ê; 1% ïðè 2 Ê è � 0,5% âûøå 4 Ê.
Âûäåëåí âêëàä âðàùàòåëüíîé ïîäñèñòåìû Ñrot â
òåïëîåìêîñòü ðàñòâîðîâ. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìî-
ñòè ýêñïåðèìåíòàëüíî îïðåäåëåííîé òåïëîåìêîñòè
âðàùàòåëüíîé ïîäñèñòåìû Crot ðàñòâîðîâ, íîðìèðî-
âàííîé íà êîíöåíòðàöèþ CD4 n è óíèâåðñàëüíóþ ãà-
çîâóþ ïîñòîÿííóþ R (Crot/nR — ïðèâåäåííàÿ òåï-
ëîåìêîñòü ìîëÿ ðîòîðîâ), ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 1.
Íà ðèñ. 1 òàêæå ïðèâåäåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñè-
ìîñòè âðàùàòåëüíîé òåïëîåìêîñòè, ðàññ÷èòàííûå
ïî óêàçàííîìó íèæå ñïåêòðó äëÿ ðàâíîâåñíîãî
Crot,equilib (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ) è âûñîêîòåìïåðàòóð-
íîãî Crot,high (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ) ðàñïðåäåëåíèé
ìîäèôèêàöèé CD4. Crot,equilib ðàññ÷èòàíû â ïðåäïî-
ëîæåíèè áûñòðîé êîíâåðñèè, êîãäà õàðàêòåðíûå âðå-
ìåíà êîíâåðñèè � �� tm .Crot,high ðàññ÷èòàíû â ïðåä-
ïîëîæåíèè, ÷òî êîíâåðñèÿ îòñóòñòâóåò è ìåæäó
êîíöåíòðàöèÿìè ñïèí-ÿäåðíûõ ìîäèôèêàöèé CD4
ñîõðàíÿåòñÿ ñîîòíîøåíèå, ðàâíîâåñíîå ïðè âûñî-
êèõ òåìïåðàòóðàõ äëÿ ñâîáîäíîé ìîëåêóëû CD4
( : :x x xA T E � 15:54:12).
 [7] ðàññ÷èòàíû íèæíèå âðàùàòåëüíûå óðîâíè
ýíåðãèè ðîòîðà CD4 â êðèñòàëëè÷åñêîì ïîëå êðèï-
òîíà (ýíåðãèÿ óðîâíåé â êåëüâèíàõ, âûðîæäåíèå
óðîâíåé óêàçàíî â ñêîáêàõ), â ÷àñòíîñòè:
Ìîäèôèêàöèÿ A: 0 Ê (15), 22,5 Ê (45).
Ìîäèôèêàöèÿ T: 4,7 Ê (54), 11,0 Ê (36).
Ìîäèôèêàöèÿ Å: 11,0 Ê (36), 34,4 Ê (24).
Ëåãêî âèäåòü, ÷òî ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ è
ñóùåñòâîâàíèè êîíâåðñèè íàèáîëüøèé âêëàä â
òåïëîåìêîñòü Ñrot âíîñÿò ïåðåõîäû ìîëåêóë ìåæäó
íèæàéøèìè óðîâíÿìè A (0 Ê) è T (4,7 Ê) ìîäèôè-
êàöèé. Â ýêñïåðèìåíòå óêàçàííûé âêëàä â òåïëîåì-
êîñòü Ñrot îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì ìîëåêóë, ïåðå-
øåäøèõ ñ óðîâíÿ A (0 Ê) íà óðîâåíü T (4,7 Ê) çà
âðåìÿ tm åäèíè÷íîãî èçìåðåíèÿ òåïëîåìêîñòè. Â
ñëó÷àå áûñòðîé êîíâåðñèè çà âðåìÿ tm óñïåâàåò óñ-
òàíîâèòüñÿ ðàâíîâåñèå (Ñrot ìàêñèìàëüíà). Â ïðå-
äåëüíîì ñëó÷àå ïîëíîãî îòñóòñòâèÿ êîíâåðñèè
îòíîøåíèÿ êîíöåíòðàöèé ìîäèôèêàöèé ñîîòâåòñò-
âóþò âûñîêîòåìïåðàòóðíîìó ðàñïðåäåëåíèþ è
C C C CA T Erot rot rot rot� � �, , , , ãäå òåïëîåìêîñòè
ÑÀ,rot, ÑÒ,rot, ÑÅ,rot îïðåäåëÿþòñÿ òîëüêî ïåðåõîäà-
ìè âíóòðè êàæäîé ìîäèôèêàöèè.
Î âëèÿíèè êîíâåðñèè íà ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé
ñâèäåòåëüñòâóþò ñëåäóþùèå îáñòîÿòåëüñòâà (ñì.
ðèñ. 1). Â òâåðäîì ðàñòâîðå (CD4)0,05Kr0,95 ýêñïå-
ðèìåíòàëüíî ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ C /nRrot â íåñêî-
ëüêî ðàç áîëüøå ðàññ÷èòàííûõ çíà÷åíèé Crot,high
äëÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ñïèí-
ÿäåðíûõ ìîäèôèêàöèé. Òîò ôàêò, ÷òî äîáàâêà 0,2%
Î2 íåçíà÷èòåëüíî âëèÿåò íà ýêñïåðèìåíòàëüíûå
çíà÷åíèÿ C /nRrot ãîâîðèò î áëèçîñòè ðàñïðåäåëå-
íèÿ ñïèí-ÿäåðíûõ ìîäèôèêàöèé CD4 â èññëåäîâàí-
íûõ îáðàçöàõ ê ðàâíîâåñíîìó. Ñëåäóåò òàêæå îòìå-
òèòü áëèçîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîëó÷åííûõ äàííûõ
è ðàññ÷èòàííîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè äëÿ ñëó-
÷àÿ ðàâíîâåñíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ìîäèôèêàöèé.
Òàêèì îáðàçîì, â íàñòîÿùåé ðàáîòå âïåðâûå îá-
íàðóæåíà ñïèí-ÿäåðíàÿ êîíâåðñèÿ ìîëåêóë CD4.
Âàæíî îòìåòèòü, ÷òî ñêîðîñòü êîíâåðñèè ðîòî-
ðà CD4 â ðàñòâîðå (CD4)0,05Kr0,95 (îòíîøåíèå
(Crot/nR)/Crot,equilib = 85%) çàìåòíî áîëüøå ñêî-
ðîñòè êîíâåðñèè áîëåå êâàíòîâîãî ðîòîðà CÍ4 â
ðàñòâîðå (CH4)0,05Kr0,95 ïðè T < 1,6 Ê (â ïîñëåä-
íåì ñëó÷àå îòíîøåíèå (Crot/nR)/Crot,equilib ñî-
ñòàâëÿåò 12% [2]).
Åñòåñòâåííî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî â ðàñòâîðàõ
CD4–Kr, êàê è â ðàñòâîðàõ ÑÍ4–Kr, äîìèíèðóþ-
ùèì ìåõàíèçìîì êîíâåðñèè ïðè íèçêèõ òåìïåðàòó-
ðàõ ÿâëÿåòñÿ ãèáðèäíûé ìåõàíèçì [8], ñîãëàñíî
êîòîðîìó ñêîðîñòü êîíâåðñèè îïðåäåëÿåòñÿ îäíî-
âðåìåííûì âíóòðèìîëåêóëÿðíûì ìàãíèòíûì âçàè-
ìîäåéñòâèåì ìåæäó ÿäåðíûìè ñïèíàìè àòîìîâ H
(D) è ìåæìîëåêóëÿðíûì îêòóïîëü-îêòóïîëüíûì
(ÎÎ) âçàèìîäåéñòâèåì ìåæäó áëèæàéøèìè ñîñåä-
íèìè ìîëåêóëàìè ÑÍ4 (CD4) â ðåøåòêå. Âíóòðèìî-
ëåêóëÿðíîå âçàèìîäåéñòâèå ñìåøèâàåò ÿäåðíûå
ñïèíîâûå ñîñòîÿíèÿ, à ìåæìîëåêóëÿðíîå ÎÎ âçàè-
ìîäåéñòâèå îáåñïå÷èâàåò ïåðåõîäû ìåæäó âðàùà-
òåëüíûìè ñîñòîÿíèÿìè ñ ïåðåäà÷åé ýíåðãèè êîíâåð-
ñèè ðåøåòêå.
 ðàñòâîðàõ ÑÍ4–Kr ìàãíèòíûé ìîìåíò ïðîòîíà
áîëüøå ìàãíèòíîãî ìîìåíòà äåéòðîíà è âêëàä âíóòðè-
ìîëåêóëÿðíîãî ìàãíèòíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ áîëüøå. Ñ
äðóãîé ñòîðîíû, ìåæìîëåêóëÿðíîå ÎÎ âçàèìîäåéñò-
Îáíàðóæåíèå ñïèí-ÿäåðíîé êîíâåðñèè ìîëåêóë CD
4
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 2 217
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
T, Ê
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
C
ro
t/n
R
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðíûå çàâèñèìîñòè íîðìèðîâàííûõ òåï-
ëîåìêîñòåé C /Rnrot òâåðäûõ ðàñòâîðîâ (CD4)0,05Kr0,95
(�) è (CD4)0,05Kr0,948(Î2)0,002 (�). Ñïëîøíàÿ è ïóíê-
òèðíàÿ ëèíèè — ðàñ÷åò ïî ñïåêòðó [7] äëÿ ðàâíîâåñíîãî
è âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî ( : :x x xA T E � 15:54:12) ðàñïðå-
äåëåíèé ìîäèôèêàöèé CD4 ñîîòâåòñòâåííî.
âèå äîëæíî âíîñèòü áîëüøèé âêëàä â êîíâåðñèþ â
ðàñòâîðå CD4–Kr ïî ñëåäóþùèì ïðè÷èíàì. Íåöåí-
òðàëüíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ìîëåêóëàìè ÑÍ4 â
òâåðäîé ôàçå ìåíüøå, ÷åì ìåæäó ìîëåêóëàìè CD4,
òàê êàê â íèæàéøåì ñîñòîÿíèè À-ìîäèôèêàöèè îêòó-
ïîëüíûé ìîìåíò êâàíòîâîãî ðîòîðà ÑÍ4 ìåíüøå, ÷åì
ðîòîðà CD4 è àìïëèòóäà íóëåâûõ îðèåíòàöèîííûõ
êîëåáàíèé (ëèáðàöèé) CD4 ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì
ÑÍ4. Íåöåíòðàëüíîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ðîòîðàìè
óìåíüøàåòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì àìïëèòóäû ëèáðàöèé. Ñî-
ãëàñíî [8], äëÿ ñëàáî çàòîðìîæåííûõ ðîòîðîâ ñêî-
ðîñòü êîíâåðñèè âîçðàñòàåò ñ ðîñòîì îêòóïîëü-îêòó-
ïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ.
Íàøè ðåçóëüòàòû ñâèäåòåëüñòâóþò, ÷òî «óçêèì
ìåñòîì», îïðåäåëÿþùèì ñêîðîñòü êîíâåðñèè â òâåð-
äûõ ðàñòâîðàõ CÍ4–Kr è CD4–Kr, ÿâëÿåòñÿ ìåæìî-
ëåêóëÿðíîå âçàèìîäåéñòâèå è ñâÿçàííàÿ ñ íèì âåðî-
ÿòíîñòü ïåðåäà÷è ýíåðãèè êîíâåðñèè ôîíîíàì.
Ìû ïëàíèðóåì ïðîäîëæèòü êàëîðèìåòðè÷åñêèå
èññëåäîâàíèÿ òâåðäûõ ðàñòâîðîâ CD4–Kr, ðàñøè-
ðèâ îáëàñòü êîíöåíòðàöèé CD4 â ðàñòâîðàõ è òåìïå-
ðàòóðíûé èíòåðâàë èçìåðåíèé.
Àâòîðû áëàãîäàðíû Ì.À. Ñòðæåìå÷íîìó çà îáñó-
æäåíèå ðåçóëüòàòîâ.
1. I.Ya. Minchina, V.G. Manzhelii, M.I. Bagatskii, O.V.
Sklyar, D.A. Mashchenko, and M.A. Pokhodenko, Fiz.
Nizk. Temp. 27, 773 (2001) [Low Temp. Phys. 27,
568 (2001)].
2 M.I. Bagatskii, V.G. Manzhelii, I.Ya. Minchina,
D.A. Mashchenko, and I.A. Gospodarev, J. Low
Temp. Phys. 127, ¹3, (2003).
3. Werner Press, Single-Particle Rotations in Molecular
Crystals, Vol. 92 Springer Tracts in Modern Physics,
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, (1981).
4. V.G. Manzhelii, A.I. Prokhvatilov, V.G. Gavrilko,
and A.P. Isakina, Structure and Thermodynamic
Properties of Cryocrystals, Handbook, Begell House,
inc., New York, Wallingford, (UK) (1998).
5. V.G. Manzhelii, A.I. Prokhvatilov, I.Ya. Minchina,
and L.D. Yantsevich, Handbook of Binary Solutions
of Cryocrystals, Begell House, inc., New York, Wal-
lingford, (UK) (1996).
6. Ì.È. Áàãàöêèé, È.ß. Ìèí÷èíà, Â.Ã. Ìàíæåëèé,
ÔÍÒ 10, 1039 (1984).
7. K. Nishiyama, J. Chem. Phys. 56, 5096 (1972).
8. A.J. Nijman, and A.J. Berlinsky, Canad. J. Phys. 58,
1049 (1980).
Detection of nuclear-spin conversion of CD4
molecules in solid deuteromethane–krypton
solution
M.I. Bagatskii, V.G. Manzhelii,
D.A. Mashchenko, and V.V. Dudkin
The heat capacity of solid (CD4)0.05Kr0.95
and (CD4)0.05Kr0.948(Î2)0.002 solutions is inve-
stigated in the temperature interval 0.7–1.6 K.
A rotational subsystem contribution to the heat
capacity of the solutions is separated. It is found
that there occurs a conversion of the nuclear-spin
A- and T- species of CD4. In non-concentrated
solutions of CH4 isotopes in krypton the conver-
sion rate of the CD4 molecules is shown to be
higher than that of the CH4 molecules.
218 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2003, ò. 29, ¹ 2
Ì.È. Áàãàöêèé, Â.Ã. Ìàíæåëèé, Ä.À. Ìàùåíêî, B.B. Äóäêèí
|