На смену «венской шкале» изотопного состава углерода

24.06.21

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 12 С и 13 С.Новый метод превосходит все имеющиеся по точности определения абсолютного содержания
этих веществ.

Вариации отношения 13С/12С по «Венской шкале» в различных земных и морских образцах в сравнении с достигнутой погрешностью измерений новым методом (вверху).

В современном мире радиоуглеродный анализ, основанный на определении относительного содержания долгоживущего радиоизотопа углерода 14 С/ 12 С, через отношение стабильных изотопов 13 С/ 12 С, является основным при экспертизе древних артефактов и художественных произведений для установления их подлинности, возраста и состава вещества. В основе предлагаемого метода измерения соотношения 13 С/ 12 С лежит определение отношения интенсивностей экспериментально наблюдаемых линий поглощения молекул 13 СО 2 и 12 СО 2
(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 13 C/ 12 C 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 12 СО 2 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 13 C/ 12 C 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).

Пресс-служба ИПФ РАН