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Bergische Universität Wuppertal
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Physikalische  & Theoretische Chemie
Lehrgebiet Theoretische Chemie


Prof. Per Jensen, Ph.D.
Raum V.08.084
Gaußstr. 20
42119 Wuppertal

Telefon: +49 (0)202 439-2468
Fax: +49 (0)202 439-2505
Email: jensen{at}uni-wuppertal.de

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Molekülsymmetrie

Die Forschung zum Thema Molekülsymmetrie beschäftigt sich hauptsächlich mit der Anwendung der molekularen Symmetriegruppe. Die Elemente dieser Gruppe sind Kernpermutationen verknüpft - oder nicht verknüpft - mit der Inversionsoperation. Die zweite Ausgabe des Buches `Molecular Symmetry and Spectroscopy' wurde in den Jahren 1996-1998 in Zusammenarbeit mit P. R. Bunker verfasst; das Buch erschien bei NRC RESEARCH PRESS im August 1998. Die  erste Ausgabe von P. R. Bunker erschien bei Academic Press im Jahre 1979.

`Molecular Symmetry and Spectroscopy' kann jetzt entweder als e-book von NRC RESEARCH PRESS oder als Print-on-demand Hardcopy von der Firma Volumes (in Kitchener, Ontario, Kanada) bezogen werden.

Die molekulare Symmetriegruppe des Moleküls C60 ist die Ikosaedergruppe Ih(M); diese Gruppe hat 120 Elemente.
Der Ammoniak-Dimere (NH3)2 hat die molekulare Symmetriegruppe G144 mit 144 Elementen. Also können wir sagen, dass (NH3)2, im Vergleich zum C60-Molekül, eine höhere Symmetrie besitzt. Die Symmetrien von C60, (NH3)2 und vielen anderen Molekülen werden in `Molecular Symmetry and Spectroscopy' erörtert.

Eine Russische Übersetzung von "Molecular Symmetry and Spectroscopy" (Übersetzer: Drs. Yurii N. Panchenko, Sergei V. Petrov, Vladimir I. Pupyshev, Andrei V. Scherbinin, and Prof. Nikolai F. Stepanov (editor)) ist beim Verlag MIR, Moskau, im Mai 2004 erschienen.

Bestellinformation (Russisch).

 

Eine Indische Ausgabe wurde im Jahre 2005 publiziert. Kontaktieren Sie overseas{at}del3.vsnl.net.in für weitere Informationen. 

Fundamentals of Molecular Symmetry

 Fundamentals of Molecular Symmetry von Philip R. Bunker und Per Jensen ist beim Verlag IOP Publishing, Bristol, UK, im November 2004 erschienen (ISBN 0-7503-0941-5).

Das Buch hat  358 Seiten und kostet US$ 60.95.

Der Buchverlag IOP Publishing ist von  Taylor and Francis übernommen worden. Sehen Sie hier die Präsentation des Buches von Taylor and Francis.

Sehen Sie hier die Präsentation des Buches von amazon.com .

 

 

In Chemistry World vol. 3 (März 2005) wird "Fundamentals of Molecular Symmetry" von Mark Child rezensiert:

". . . .  In summary, this book is welcome, first as an illuminating graduate text and also as an addition to the shelves of anyone who is responsible for teaching molecular symmetry at whatever level."

Mark Marshall in CHOICE Reviews (July 2005):

".... Summing Up: Highly recommended.

D. Smith schreibt in Contemporary Physics (September 2005):

"Fundamentals of Molecular Symmetry is an excellent book. ... [It] should be an essential text for any graduate student or established researcher working in the area of high-resolution spectroscopy. ...Fundamentals of Molecular Symmetry is exceptionally well written and up to the very high standards set by the authors in their previous texts. ...[The] figures and diagrams are beautifully produced. ... Readers will also  particularly appreciate the way each concept is illustrated by examples  of application to real molecular systems. ...In short,  Fundamentals of Molecular Symmetry has my unqualified recommendation."

Eine neue Initiative ist die Internet-Vorlesung "Fundamentals of Molecular Symmetry - The lecture course". Hier klicken, um eine Beschreibung zu erhalten.

 

Der molekulare Superrotator

Ein zentraler Begriff in der Chemie ist die Molekülstruktur. Man stellt sich normalerweise vor, dass ein Molekül eine wohldefinierte Struktur besitzt, die man – wie üblich bei den Experimentalchemikern  -  mittels Bälle und Stöcke in einem Modell darstellen kann. In den letzten Jahren wurde es aber deutlich, dass  Moleküle existieren, die extrem flexibel sind:  die Kerne des Moleküls bewegen sich fast frei relativ zu einander und die Vorstellung eines Ball-und-Stock Modells wird sinnlos. Auch ist die herkömmliche Theorie zur Beschreibung der molekularen Rotations-Schwingungsbewegung  nicht anwendbar für ein extrem flexibles Molekül. Das best bekannte Beispiel eines extrem flexiblen Moleküls ist protoniertes Methan CH5+.  Da dieses Molekül bei der Erforschung des Weltraums eine wichtige Rolle spielt, ist das Verständnis seines Spektrums ein sehr wichtiges Problem in der theoretischen Spektroskopie und der Molekülphysik geworden. Ein wesentlicher Fortschritt  in Richtung dieses Ziels wurde von Prof. Stephan Schlemmer und seiner Gruppe an der Universität zu Köln gemacht; sie beobachteten hochaufgelöste Spektren von CH5+  und machten eine erste, statistische Analyse dieser Spektren.

Stephan Schlemmer
Hanno Schmiedt

Ein weiterer, wesentlicher Fortschritt wurde jetzt im Rahmen der Doktorarbeit von Herrn Hanno Schmiedt gemacht (Verteidigung: 24 Januar 2017 an der Uni Köln), die gemeinsam von Prof. Schlemmer und von Prof. Per Jensen an der Bergischen Universität betreut wurde. Die neue Arbeit hat einen innovativen und vielversprechenden Zugang zum Rotations-Schwingungs-Problem im Ion CH5+. Die freie Rotation des Moleküls im Raum, dargestellt von drei Freiheitsgraden, wird zusammen mit zwei fast-freien Knickschwingungen behandelt, und kombinierte Bewegung wird als eine freie Rotation in einem fünf-dimensionalen Raum gesehen, dessen Symmetrie durch die Gruppe SO(5) beschrieben wird. Die mathematische Theorie für SO(5)-Rotation ist bekannt; sie wird bereits bei der theoretischen Beschreibung eines Atomkerns ausgiebig benutzt und wird hier zum ersten Mal für ein Molekül eingesetzt. Mit der neuen Theorie können die experimentellen CH5+-Beobachtungen aus Köln zufriedenstellend erklärt  und verstanden werden. Die neuen Ergebnisse wurden bereits in der prestigeträchtigen Zeitschrift Physical Review Letters  veröffentlicht worden. Auch wurden die Autoren von Chemical Physics Letters eingeladen, einen Übersichtsartikel zu diesem Thema in der Form eines sogenannten “Frontiers article” vorzubereiten.

Veröffentlichungen zur Molekülsymmetrie

K. L. Chubb, Per Jensen, and S. N. Yurchenko: Symmetry Adaptation of the Rotation-Vibration Theory for Linear Molecules, Symmetry 10, 137/1-23 (2018). DOI: 10.3390/sym10050137  Open access: Abstract here.  Download paper here.

H. Schmiedt, Per Jensen, and S. Schlemmer: The role of angular momentum in the superrotor theory for rovibrational motion of extremely flexible molecules,  J. Mol. Spectrosc.  342, 132–137 (2017).  DOI:   10.1016/j.jms.2017.06.002

H. Schmiedt, Per Jensen, and S. Schlemmer: Rotation-vibration motion of extremely flexible molecules - The molecular superrotor,  Chem. Phys. Lett.  672, 34–46 (2017).  DOI:   10.1016/j.cplett.2017.01.045   "Frontiers article" prepared by invitation.

H. Schmiedt, Per Jensen, and S. Schlemmer: Collective molecular superrotation: A model for extremely flexible molecules applied to protonated methane,  Phys. Rev. Lett., 117, 223002/1-5 (2016).  DOI:   10.1103/PhysRevLett.117.223002

H. Schmiedt, S. Schlemmer, and Per Jensen: Symmetry of extremely floppy molecules: Molecular states beyond rotation-vibration separation,  J. Chem. Phys. 143, 154302/1-8 (2015). DOI:  10.1063/1.4933001

H. Schmiedt, Per Jensen, and S. Schlemmer: Unifying the rotational and permutation symmetry of nuclear spin states: Schur-Weyl duality in molecular physics,  J.  Chem. Phys. 145, 074301/1-6 (2016).  DOI:   10.1063/1.4960956

K. M. T. Yamada, Per Jensen, S. C. Ross, O. Baum, T. F. Giesen, and S. Schlemmer: The torsional and asymmetry splittings in HSOH, J. Mol. Structure 927, 96-100 (2009).

P. R. Bunker and Per Jensen: Spectroscopy and Broken Symmetry, in: "Frontiers of Molecular Spectroscopy," (J. Laane, Ed.), Elsevier, Amsterdam, 2008. Article prepared by invitation. 

P. R. Bunker and Per Jensen: "Fundamentals of Molecular Symmetry," IOP Publishing, Bristol, 2004 (ISBN 0-7503-0941-5).

K. M. T. Yamada, G. Winnewisser, and Per Jensen: Internal Rotation Tunneling in HSOH, J. Mol. Structure 695-696, 323-337 (2004). 

Per Jensen and P. R. Bunker: The Symmetry of Molecules, in: "Encyclopedia of Chemical Physics and Physical Chemistry" (J. H. Moore and N. D. Spencer, Eds.), IOP Publishing, Bristol, 2001. Article prepared by invitation. 

Per Jensen and P. R. Bunker: Nuclear Spin Statistical Weights Revisited, Mol. Phys., 97, 821-824 (1999).

P. R. Bunker and Per Jensen: Spherical top molecules and the molecular symmetry group, Mol. Phys., 97, 255-264 (1999).

P. R. Bunker and Per Jensen: "Molecular Symmetry and Spectroscopy, 2nd Edition," NRC Research Press, Ottawa, 1998 (ISBN 0-660-17519-3).

Per Jensen and P.R. Bunker: The Molecular Symmetry Group for Molecules in High Angular Momentum States, J. Mol. Spectrosc. 164, 315 (1994).