На смену «венской шкале» изотопного состава углерода
18.06.2021
Исследователи из Института прикладной физики Российской академии наук
(ИПФ РАН) совместно с американскими коллегами предложили применить метод
молекулярной газовой спектроскопии для измерения соотношения количества
стабильных изотопов углерода 12С и 13С. Новый метод превосходит
все имеющиеся по точности определения абсолютного содержания этих веществ.
В современном мире радиоуглеродный анализ, основанный на определении
относительного содержания долгоживущего радиоизотопа углерода 14С/12С,
через отношение стабильных изотопов 13С/12С, является
основным при экспертизе древних артефактов и художественных произведений для установления их подлинности, возраста и
состава вещества. В основе предлагаемого метода измерения соотношения 13С/12С
лежит определение отношения
интенсивностей экспериментально наблюдаемых линий поглощения молекул 13СО2
и 12СО2 (которые образуются, например, при термическом
разложении образца) и «истинных» интенсивностей линий в изотопически чистом
образце.
Традиционные измерения изотопных соотношений преимущественно основаны на
сравнении со стандартными образцами, где соотношение 13C/12C с 50-х годов прошлого века определяют по так
называемой «венской шкале», составленной по образцам белемнитидов — вымерших
головоногих моллюсков, найденных в
районе реки Пи Ди в Южной Каролине (Vienna Pee Dee Belemnite scale). Недостатком
этого метода являются истощение или нестабильность состава образцов во времени.
В основе предложенного нового метода газовой спектроскопии лежит
«истинное» расчетное значение интенсивностей линий 12СО2 полученное
сотрудниками ИПФ РАН (Н.Ф. Зобов, О.Л. Полянский) на основе
теоретических методов квантовой химии. Эти расчеты были подтверждены измерениями,
выполненными современными высокоточными экспериментальными методами.
Метод, уже заинтересовавший специалистов в области приборостроения, опубликован
в статье «Absolute 13C/12C isotope amount ratio for Vienna PeeDee Belemnite from infrared absorption spectroscopy», Adam J. Fleisher , Hongming Yi , Abneesh Srivastava , Oleg L. Polyansky , Nikolai F. Zobov and Joseph T. Hodges, Nature Physics (2021).
Заметка об этой работе на сайте ТАСС: https://nauka.tass.ru/nauka/11247449
Вариации отношения 13С/12С по «Венской шкале» в различных земных и морских образцах в сравнении с достигнутой погрешностью измерений новым методом (вверху)