Première analyse détaillée des caractéristiques spectrales infrarouges des isotopes rares du germanium

Le service de presse du ministère russe de l'Éducation et des Sciences a annoncé le 25 août que des scientifiques de l'Université polytechnique de Tomsk, en collaboration avec une équipe de recherche internationale, ont mené pour la première fois une étude détaillée des spectres infrarouges de deux isotopes rares du germanium et ont identifié des signatures spectrales permettant de reconnaître ces isotopes dans des mélanges gazeux complexes.

L'équipe de recherche a sélectionné deux isotopes hautement enrichis——le germanium-72 et le germanium-73——comme objets d'étude, et a enregistré leurs données spectrales à l'aide d'un spectromètre à transformée de Fourier à haute résolution. Cet appareil est capable de distinguer des raies spectrales très rapprochées, offrant ainsi les conditions nécessaires à l'analyse des variations spectrales subtiles induites par la substitution isotopique.

Les chercheurs ont indiqué que les données spectrales précises des différents isotopes du germanium restent relativement insuffisantes dans la littérature scientifique, alors que ces données sont essentielles pour identifier les molécules dans les atmosphères planétaires et pour préparer des isotopes ultra-purs du germanium destinés aux technologies quantiques et à l'électronique moderne.

Sur le plan théorique, lorsqu'un isotope est remplacé par un autre, la masse de la molécule change, ce qui affecte ses fréquences de vibration et de rotation. Cette modification se reflète dans l'« empreinte » spectrale infrarouge de la substance, permettant aux chercheurs de distinguer les différentes variantes isotopiques.

Les chercheurs du projet ont indiqué que l'équipe a non seulement obtenu des données de mesure individuelles, mais a également établi un modèle fiable et de haute précision décrivant les interactions entre les différents états des isotopes du germanium. Ce modèle permet d'interpréter les raies connues et de calculer les raies pour lesquelles les données expérimentales sont encore incomplètes.

Pour traiter la grande quantité de données expérimentales, les scientifiques ont utilisé un modèle mathématique développé à l'Université polytechnique de Tomsk, intégrant des milliers de transitions spectrales des deux types de molécules étudiées dans un cadre physique unifié, permettant ainsi d'analyser l'effet de la substitution isotopique sur les propriétés spectrales.

Les institutions participant à cette étude comprennent l'Université polytechnique de Tomsk, l'Institut de chimie des substances de haute pureté de l'Académie des sciences de Russie, l'Institut de physique appliquée de l'Académie des sciences de Russie et l'Université du Heilongjiang à Harbin. La recherche a été financée par le ministère russe de l'Éducation et des Sciences, et les résultats ont été publiés dans le Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.