핫밴드

분자진동분광학에서 핫밴드는 두 들뜬 진동상태 사이의 전이인 핫트랜지션을 중심으로 하는 밴드이다. 즉, 전체 ^[1]지면상태는 아니다.적외선 또는 라만 분광학에서 핫밴드는 다른 진동모드의 ^[2]열집단을 포함한 상태에서 발생하는 특정 진동모드의 전이를 말한다.예를 들어 $\nu _{1}$ 1 $\nu _{1}$ \ $displaystyle$ \ $nu$ _ { $\nu _{2}$ $1$ } $\nu _{1}$ , $\nu _{2}$ 2 $\nu _{2}$ \ $displaystyle$ $\$ $nu$ _ { } , $\nu _{3}$ 3 \ $displaystyle$ \ $nu$ _ { $\nu _{3}$ 의 $\nu_2$ 3가지 일반 모드의 분자의 경우 초기 상태에는 1개의 들뜸이 있기 때문에 $트랜지션$ $101$ $←$ 001 { $displaystyle$ $001$ 은 핫 밴드가 됩니다. $(\$ _ ${3}}$ 모드 $\nu _{3}$ ).핫밴드는 단일 광자로 여러 정상모드의 동시 들뜸을 수반하는 조합밴드 및 정상모드의 진동양자수를 1 이상 변경하는 것을 수반하는 전이음과는 구별된다.

진동 핫밴드

고조파 근사에서는 분자의 정상 모드는 결합되지 않으며, 모든 진동 양자 레벨은 균등하게 떨어져 있기 때문에 핫밴드는 전체 진동 지면 상태에서 발생하는 소위 "기본" 전이와 구별될 수 없습니다.그러나 실제 분자의 진동은 항상 어느 정도 부조화성을 가지며, 이는 다른 진동 모드 간에 결합을 유발하며, 이는 진동 스펙트럼에서 관측된 핫밴드의 주파수를 이동시킨다.비조화성으로 인해 인접한 진동 레벨 사이의 간격이 줄어들기 때문에 핫밴드는 빨간색 이동(해당 기본 전환보다 낮은 주파수에서 나타남)을 나타냅니다.관측된 이동의 크기는 해당 정규 모드의 비조화 정도와 관련이 있습니다.

이행에 관여하는 하위 상태와 상위 상태는 모두 들뜬 상태입니다.따라서 핫밴드가 관찰되려면 낮은 들뜸 상태를 채워야 합니다.들뜸의 가장 일반적인 형태는 열에너지에 의한 것이다.낮은 들뜸 상태의 모집단은 볼츠만 분포에 의해 주어진다.일반적으로 모집단은 다음과 같이 표현될 수 있다.

{{N}\over {N_{0}}={e^{-E/k_{B}T}}

여기서_B k는 볼츠만 상수이고 E는 두 상태 사이의 에너지 차이입니다.단순화된 형식에서 이것은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

{{N}\over {N_{0}}={e^{-\nu / 0.6952T}}

여기서 θ는 핫밴드의 파수 [cm⁻¹], T는 온도 [K]입니다.따라서 온도가 상승할수록 낮은 들뜸 상태의 모집단에 비례하는 핫밴드의 강도는 증가한다.

콤비네이션 밴드

앞에서 설명한 바와 같이 조합 대역은 둘 이상의 정상 모드의 진동 양자수의 변화를 수반한다.이러한 전이는 고조파 발진기 선택 규칙에 의해 금지되지만 정상 모드의 비조화 커플링으로 인해 실제 시스템의 진동 스펙트럼에서 관찰된다.조합 대역은 일반적으로 약한 스펙트럼 강도를 가지지만 진동 전위의 비조화성이 큰 경우 상당히 강해질 수 있다.크게 말하면, 2종류의 콤비네이션 밴드가 있습니다.

차이의 이행

차분 천이 또는 차분 대역은 두 가지 다른 진동의 들뜬 상태 사이에서 발생합니다.위의 3가지 모드 예( $예$ : 010{ $displaystyle 010}$ ← $010$ $100$ ${displaystyle$ 100 $100$ 를 사용하면 차이의 전환입니다.예시와 같이 단일 들뜸 양자 전달을 수반하는 차분 대역의 경우 주파수는 기본 주파수 간의 차이와 거의 동일합니다.두 진동 모두 부조화가 있기 때문에 차이가 정확하지 않습니다.단, "차분 대역"이라는 용어는 100 $(\displaystyle$ 100 $)$ ← $100$ $(\displaystyle 020$ 과 $같이$ 두 개 이상의 양자가 전송되는 경우에도 적용됩니다.

차분 대역의 초기 상태는 항상 들뜬 상태이기 때문에 차분 대역은 반드시 "핫 밴드"입니다!차이 대역은 고조파 선택 규칙에 따라 천이가 금지되고 진동 들뜸 상태의 모집단이 매우 낮은 경향이 있기 때문에 기존 진동 스펙트럼에서 거의 관찰되지 않는다.

총계 추이

섬 천이(섬 밴드)는 2개 이상의 기본 진동이 동시에 들뜨는 경우에 발생합니다.예를 들어 101 $({displaystyle$ $101$ }) $←$ $012$ $000$ ({ $displaystyle$ $})$ 및 $012$ ({ $displaystyle$ $}$ ← $001$ ({displaystyle $001$ 은 총계 전환의 예입니다.합계 대역의 주파수는 두 진동의 비조화 변화로 인해 기본 주파수 합보다 약간 작습니다.

합계 천이는 고조파적으로 금지되어 있기 때문에 일반적으로 진동 기초에 비해 강도가 낮습니다.또, 섬 대역은 핫 밴드일 수도 있지만 항상 핫 밴드인 것은 아니기 때문에, 상기와 같이 열 모집단 효과에 의한 강도의 저하를 나타낼 수도 있습니다.진동 스펙트럼에서 차이 대역보다 합대역이 더 일반적으로 관찰된다.

레퍼런스

^ Califano, S. (1976). Vibrational states. New York: Wiley. ISBN 0-471-12996-8.
^ Levine, Ira N. (1983). Quantum chemistry. Boston: Allyn and Bacon. p. 68. ISBN 0-205-07793-5.

[isbn0-471-12996-8-1] Califano, S. (1976). Vibrational states. New York: Wiley. ISBN 0-471-12996-8.

[isbn0-205-07793-5-2] Levine, Ira N. (1983). Quantum chemistry. Boston: Allyn and Bacon. p. 68. ISBN 0-205-07793-5.

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콤비네이션 밴드

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