Tra le attivita' di ricerca di carattere spettroscopico, lo studio delle problematiche ambientali connesse alla chimica dell'atmosfera terrestre e dei fenomeni alla base della comprensione della chimica negli spazi interstellari riveste un ruolo di particolare rilievo. E' in quest'ambito che prende origine il progetto SPETTRAA: SPETTroscopia molecolare per la Ricerca Atmosferica e Astrochimica. Questo progetto di ricerca e' quindi prevalentemente rivolto ad acquisire informazioni di carattere spettroscopico per specie di rilevanza atmosferica ed astrochimica. SPETTRAA e' caratterizzato da due filoni di ricerca: quello dedicato alla chimica dell'atmosfera terrestre (SPETTRAA_Atmo) e quello che ha come oggetto le specie di interesse astrofisico (SPETTRAA_Astro). SPETTRAA e' un progetto integrato teorico-sperimentale che quindi prevede sia attivita' sperimentali che teorico-computazionali. Si tratta pertanto di un progetto di ricerca che mira ad una caratterizzazione spettroscopica completa delle specie prese in esame. La necessita' di tali studi, siano essi sperimentali o teorici, risiede nel fatto che le indagini atmosferiche ed astrofisiche necessitano della precedente conoscenza degli opportuni parametri spettroscopici. Ad esempio, in campo atmosferico, il cosiddetto “remote sensing” (indagine remota), che permette in ultima analisi di ottenere i profili di distribuzione della concentrazione delle specie presenti nell'atmosfera, necessita della conoscenza accurata di grandezze spettroscopiche, quali le frequenze di transizione, le corrispondenti intensita' ed i parametri connessi all'allargamento collisionale di riga, delle specie in esame. In campo astrofisico, a titolo di esempio, il recente lancio del satellite Herchel ed il funzionamento del telescopio “stratosferico” SOFIA e della rete di radiotelescopi ALMA richiedono la conoscenza accurata delle frequenze di transizione per le numerosissime specie molecolari che assorbono nel campo delle onde submillimetriche, nella regione del THz e nell'infrarosso, siano esse di interesse, i cosiddetti “flowers”, o siano specie di disturbo, le cosiddette “weeds”. La necessita' di determinare i parametri spettroscopici per un elevato numero di specie chimiche ha portato alla messa a punto di numerosi database che sono in continuo aggiornamento ed ampliamento. E' anche nell'ambito di fornire informazioni per i database utilizzati nello studio dell'atmosfera terrestre o nelle indagini astrochimiche che si inquadra il progetto SPETTRAA. In campo atmosferico la scelta delle molecole da caratterizzare si e' orientata verso gli inquinanti di natura antropogenica, quali gli idrocarburi alogenati ed il biossido di zolfo, in quanto per molti di questi composti un'adeguata caratterizzazione spettroscopica a media e alta risoluzione, che permetta il loro monitoraggio nell'atmosfera terrestre, e' tutt'ora mancante. Questa caratterizzazione si suddivide in due fasi. Una prima fase e' quella in cui lo spettro rotazionale e/o vibrorotazionale viene registrato, assegnato ed analizzato per ottenere le intensita' di riga e le costanti spettroscopiche delle specie in esame. A loro volta i parametri ottenuti permettono di prevedere con accuratezza le transizioni non osservate della molecola in esame. Il buon esito di questa fase richiede l'apporto dei calcoli quanto-meccanici a supporto delle procedure di analisi, assegnazione e fit. Una seconda fase riguarda la determinazione dei parametri legati all'effetto di allargamento di riga per pressione, quali i coefficienti di allargamento collisionale (pressure-broadening), i coefficienti di spostamento della frequenza di transizione (pressure-shift), i coefficienti di assorbimento integrato, ... . Lo stesso tipo di caratterizzazione spettroscopica si applica anche alle molecole di interesse astrochimico. In questo caso il nostro interesse e' rivolto verso molecole organiche di importanza astrofisica, quali acetilene, diacetilene e acido formico, e verso specie ioniche e radicali. Come nel campo di ricerca atmosferico, l'indagine sperimentale e/o l'analisi dei dati prevede il supporto della teoria. Infine, un aspetto del progetto da evidenziare è che l'accuratezza dei dati ottenibili dalle indagine spettroscopiche condotte offre l'opportunità di validare i modelli teorici sviluppati nell'ambito del progetto.

Spettroscopia molecolare per la Ricerca Atmosferica e Astrochimica: Esperimento, Teoria ed Applicazioni (EN: Molecular Spectroscopy for Atmospherical and Astrochemical Research: Experiment, Theory and Applications)

PUZZARINI, CRISTINA
2013

Abstract

Tra le attivita' di ricerca di carattere spettroscopico, lo studio delle problematiche ambientali connesse alla chimica dell'atmosfera terrestre e dei fenomeni alla base della comprensione della chimica negli spazi interstellari riveste un ruolo di particolare rilievo. E' in quest'ambito che prende origine il progetto SPETTRAA: SPETTroscopia molecolare per la Ricerca Atmosferica e Astrochimica. Questo progetto di ricerca e' quindi prevalentemente rivolto ad acquisire informazioni di carattere spettroscopico per specie di rilevanza atmosferica ed astrochimica. SPETTRAA e' caratterizzato da due filoni di ricerca: quello dedicato alla chimica dell'atmosfera terrestre (SPETTRAA_Atmo) e quello che ha come oggetto le specie di interesse astrofisico (SPETTRAA_Astro). SPETTRAA e' un progetto integrato teorico-sperimentale che quindi prevede sia attivita' sperimentali che teorico-computazionali. Si tratta pertanto di un progetto di ricerca che mira ad una caratterizzazione spettroscopica completa delle specie prese in esame. La necessita' di tali studi, siano essi sperimentali o teorici, risiede nel fatto che le indagini atmosferiche ed astrofisiche necessitano della precedente conoscenza degli opportuni parametri spettroscopici. Ad esempio, in campo atmosferico, il cosiddetto “remote sensing” (indagine remota), che permette in ultima analisi di ottenere i profili di distribuzione della concentrazione delle specie presenti nell'atmosfera, necessita della conoscenza accurata di grandezze spettroscopiche, quali le frequenze di transizione, le corrispondenti intensita' ed i parametri connessi all'allargamento collisionale di riga, delle specie in esame. In campo astrofisico, a titolo di esempio, il recente lancio del satellite Herchel ed il funzionamento del telescopio “stratosferico” SOFIA e della rete di radiotelescopi ALMA richiedono la conoscenza accurata delle frequenze di transizione per le numerosissime specie molecolari che assorbono nel campo delle onde submillimetriche, nella regione del THz e nell'infrarosso, siano esse di interesse, i cosiddetti “flowers”, o siano specie di disturbo, le cosiddette “weeds”. La necessita' di determinare i parametri spettroscopici per un elevato numero di specie chimiche ha portato alla messa a punto di numerosi database che sono in continuo aggiornamento ed ampliamento. E' anche nell'ambito di fornire informazioni per i database utilizzati nello studio dell'atmosfera terrestre o nelle indagini astrochimiche che si inquadra il progetto SPETTRAA. In campo atmosferico la scelta delle molecole da caratterizzare si e' orientata verso gli inquinanti di natura antropogenica, quali gli idrocarburi alogenati ed il biossido di zolfo, in quanto per molti di questi composti un'adeguata caratterizzazione spettroscopica a media e alta risoluzione, che permetta il loro monitoraggio nell'atmosfera terrestre, e' tutt'ora mancante. Questa caratterizzazione si suddivide in due fasi. Una prima fase e' quella in cui lo spettro rotazionale e/o vibrorotazionale viene registrato, assegnato ed analizzato per ottenere le intensita' di riga e le costanti spettroscopiche delle specie in esame. A loro volta i parametri ottenuti permettono di prevedere con accuratezza le transizioni non osservate della molecola in esame. Il buon esito di questa fase richiede l'apporto dei calcoli quanto-meccanici a supporto delle procedure di analisi, assegnazione e fit. Una seconda fase riguarda la determinazione dei parametri legati all'effetto di allargamento di riga per pressione, quali i coefficienti di allargamento collisionale (pressure-broadening), i coefficienti di spostamento della frequenza di transizione (pressure-shift), i coefficienti di assorbimento integrato, ... . Lo stesso tipo di caratterizzazione spettroscopica si applica anche alle molecole di interesse astrochimico. In questo caso il nostro interesse e' rivolto verso molecole organiche di importanza astrofisica, quali acetilene, diacetilene e acido formico, e verso specie ioniche e radicali. Come nel campo di ricerca atmosferico, l'indagine sperimentale e/o l'analisi dei dati prevede il supporto della teoria. Infine, un aspetto del progetto da evidenziare è che l'accuratezza dei dati ottenibili dalle indagine spettroscopiche condotte offre l'opportunità di validare i modelli teorici sviluppati nell'ambito del progetto.
2013
2011
C. Puzzarini
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11585/115975
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