Spettroscopia rotazionale
Spettroscopia rotazionale di ioni, radicali, molecole e isotopologhi di interesse astrochimico e astrofisico
La spettroscopia rotazionale è in grado di fornire l'impronta digitale di varie molecole distinguendole dalle altre presenti nella ricca composizione chimica di una fase gassosa. Basandosi sulle costanti rotazionali e sui parametri spettroscopici ottenuti dall'analisi di righe spettrali misurate in laboratorio, è possibile ottenere previsioni accurate degli spettri rotazionali, in grado di guidare l'identificazione della specie in ambienti complessi come l'atmosfera o il mezzo interstellare.
La misurazione di spettri rotazionali per molecole di interesse astrofisico e astrochimico è fondamentale per la loro osservazione nello spazio. Nel nostro laboratorio ci occupiamo di misurare questi spettri per molecole instabili prodotte tramite pirolisi o scarica (maggiori informazioni sulla strumentazione si trovano qui). Le nostre misure vengono poi usate in collaborazione con astronomi (V. Rivilla, CSIC Madrid; J. Chernicharo, CISC Madrid; P. Caselli, MPE Garching, and A. Belloche, MPE Bonn) per condurre osservazioni radioastronomiche.
Di seguito vengono riportate alcune pubblicazioni chiave.
Strutture molecolari e campi di forza
La caratterizzazione spettroscopica di diversi isotopologhi per una data molecola permette di ottenere una precisa descrizione dei suoi parametri strutturali. Questi dati sperimentali, insieme ad altri di natura computazionale, vegono utilizzati per derivare la cosidetta struttura semi-sperimentale. Questa può essere usata per stimare con gran accuratezza le costanti rotazionali di isotopologhi rari ma anche per ricavare la geometria di sistemi più complessi usando quello che nel nostro laboratorio viene chiamato l'approccio "Lego-brick".
Contestualmente, l'analisi di stati vibrazionalmente eccitati consente di ottenere informazioni sul campo di forza anarmonico per una data specie.
Pubblicazioni più recenti sul questo tema:
Caratterizzazione spettroscopica di bulding-blocks di biomolecole e clusters di interesse atmosferico, o biologico.
Gli equilibri tra le interazioni intra- e inter-molecolari e con l'ambiente circostante (solventi, leganti, etc...) sono alla base dello studio della relazione struttura-proprietà, tema importante dell'approccio molecolare alla biologia. Per un'accurata descrizione delle biomolecole, è dunque fondamentale caratterizzare molto dettagliatamente i building-blocks fondamentali, unità chiave che, date le dimensioni limitate, permettono di determinare queste interazioni utilizzando i più accurati metodi computazionali disponibili. Una precisa descrizione delle interazioni agenti nei building-blocks e loro oligomeri, senza l'intervento perturbativo dell'ambiente, è indispensabile per comprendere al meglio il ruolo delle diverse interazioni nell'attività biologica. Per questo scopo, viene utilizzata la spettroscopia rotazionale in espansione supersonica, che permette di osservare il comportamento delle specie in alto vuoto, senza interazioni dovuti a solventi o effetti matrice. L'utilizzo di questa tecnica permette inoltre di valutare le interazioni di non-legame in cluster molecolari con alta risoluzione.
Di seguito alcune pubblicazioni chiave:
Analisi dell'allargamento di riga di specie atmosferiche e Spettroscopia sub-Doppler con la tecnica Lamb-dip
Componenti minori dell'atmosfera, come ozono, composti di azoto e zolfo e idrocarburi alogenati possono produrre effetti ambientali importanti. Il monitoraggio di queste specie viene effettuato mediante metodi basati su tecniche spettroscopiche. Per questo scopo, la misurazione in laboratorio dei dati inerenti all'allargamento di riga dovuto alla pressione di queste specie fornisce importanti informazioni atte a trarre dati quantitativi dall'analisi di uno spettro atmosferico.
La spettroscopia Lamb-dip migliora di dieci volte la potenza risolutiva, permettendo di identificare ed assegnare le strutture iperfini delle transizioni rotazionali. Con questa tecnica, sono rivelabili interazioni elettriche e magnetiche deboli tra rotazione e spin nucleari.