Hochauflösende GHz- und THz-(FTIR)-Spektroskopie und Quantendynamik des Tunnelns in Anilin

Wir berichten über die Beobachtung und Zuordnung hochauflösender Rotations-Vibrations-Tunnel-Spektren von Anilin (C₆H₅NH₂) mit dem Zürcher GHz-Spektrometer von 75 GHz bis 500 GHz und durch hochauflösende Fourier-Transform-Infrarot-(FTIR)-THz-Spektroskopie von 0,8 bis 42 THz (26 bis 1400 cm⁻¹, zum Teil auf Basis eines Synchrotrons an unserem hochauflösenden Spektrometer an der Swiss Light Source, SLS, das eine bestmögliche Auflösung Δ𝜈 = 0,00052 cm⁻¹ und effektive Auflösungen im Allgemeinen besser als 0,0008 cm⁻¹ erreicht). Rotations-Vibrations-Tunnelübergänge wurden für den vibronalen Grundzustand zugeordnet und analysiert, ebenso wie das dazugehörige Inversions-Tunnellevel I₁ bei 40,953 cm⁻¹ sowie das niedrigste Frequenz-CN-Biegungsfundamental 10b₁ bei 216,466 cm⁻¹ und das torsionale Fundamental bei 275,930 cm⁻¹ und die entsprechenden Inversions-Tunnelsublevels. Hochauflösende Ergebnisse werden auch für die angeregten Niveaus I₂(423,046 cm⁻¹) und I₃(699,369 cm⁻¹) und weitere Vibrationsmoden erlangt, die mit der Tunnelbewegung interagieren. Genaue Bandzentren und Rotationsparameter des effektiven Hamilton-Operators werden für zahlreiche Vibrations-Tunnelniveaus präsentiert. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf die quantenmechanische Tunnel-Dynamik der Inversion am Stickstoffatom mit einer pyramidenförmigen Gleichgewichtsstruktur für diese prototypische aromatische Amine diskutiert. Wir erörtern mode-selektive Förderung oder Hemmung des Tunnelns durch Anregung verschiedener Vibrationsmoden. Wir diskutieren auch die genauen spektroskopischen Ergebnisse als mögliche Referenzen für theoretische Behandlungen des Tunnelns in komplexen polyatomaren Molekülen und die Möglichkeiten der Analyse von Rotations-Vibrations-Tunnel-Spektren in dichten komplexen Spektren transient chiralischer Moleküle und Molekülen, die potenziell als Kandidaten für die Messung der molekularen Paritätsverletzung nützlich sind.