광분해

3. 대기 중의 광분해

3. 1. 대류권

• O₃ + hν → O₂ + O(¹D) λ < 320 nm

• NO₂ + hν → NO + O

3. 2. 성층권 (오존층)

4. 천체물리학

성간 공간에서는 진공 때문에 분자와 자유 라디칼이 오랫동안 남아 있을 수 있는데, 광분해는 이 분자들이 분해되는 주요한 요인이다. 항성이 형성되는 성간 구름의 구성 물질을 연구할 때도 광분해율이 중요하게 다루어지고 있다.

성간 물질에서 일어나는 광분해 현상의 예는 다음과 같다($h\backslash nu$는 광자를 가리킨다).

:$H\_2O\; +\; h\backslash nu\; \backslash rightarrow\; H\; +\; OH$

:$CH\_4\; +h\backslash nu\; \backslash rightarrow\; CH\_3\; +\; H$

5. 감마선 폭발과 광분해

감마선 폭발(GRB)은 우주에서 가장 강력한 폭발 현상 중 하나이다.^[19] 궤도 위성을 통해 하루 평균 약 1개의 감마선 폭발이 감지된다.^[19] 감마선 폭발은 관측 가능한 우주 대부분을 포함하는 거리, 즉 수십억 개의 은하를 포함하는 부피까지 관측되기 때문에, 은하당 극히 드문 사건임을 알 수 있다.^[20]

감마선 폭발의 정확한 발생 빈도를 측정하기는 어렵지만, 우리 은하와 비슷한 크기의 은하에서 예상되는 발생 빈도(장주기 GRB의 경우)는 약 10만 년에서 100만 년에 한 번이다.^[20] 이 중 단 몇 퍼센트만이 지구를 향하게 될 것이다. 단주기 GRB의 발생 빈도는 빔 분율을 알 수 없어 더욱 불확실하지만, 아마도 비슷할 것이다.^[21]

우리 은하 내에서 감마선 폭발이 발생하여 지구에 충분히 가깝고, 지구를 향해 빔이 쏠린다면 생물권에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 대기 중의 방사선 흡수는 질소의 광분해를 일으켜 산화 질소를 생성하고, 이는 오존을 파괴하는 촉매 역할을 할 것이다.^[22]

대기 광분해는 다음을 생성한다.

• NO₂ (최대 400개의 오존 분자를 소비)
• CH₂ (공칭)
• CH₄ (공칭)
• CO₂

6. 다중 광자 해리

적외선 스펙트럼 범위의 단일 광자는 일반적으로 분자의 직접적인 광분해에 충분한 에너지를 가지고 있지 않다. 그러나 여러 개의 적외선 광자를 흡수한 후 분자는 해리에 대한 장벽을 극복하기 위해 내부 에너지를 얻을 수 있다. 다중 광자 해리(MPD; IRMPD)는 이산화 탄소 레이저 또는 자유 전자 레이저와 같은 고출력 레이저를 사용하거나, 충돌과 같이 급속한 냉각 가능성 없이 방사선장과 분자의 긴 상호 작용 시간을 통해 달성할 수 있다. 후자의 방법은 심지어 흑체 복사에 의해 유도된 MPD, 즉 흑체 적외선 복사 해리(BIRD)도 가능하다.

7. 광유도 양성자 전달

광산은 빛을 흡수하면 양성자 전달을 거쳐 광염기를 형성하는 분자이다.

:AH ->[h\nu] A^- + H^+

이 반응에서 해리는 전자적으로 들뜬 상태에서 발생한다. 양성자 전달 후 전자 바닥 상태로 완화된 후 양성자와 산은 다시 광산을 형성하기 위해 재결합한다.

광산은 초고속 레이저 분광법 실험에서 pH 변화를 유도하는 편리한 공급원이다.

참조

_[1] 웹사이트 Photochemical reaction - Photosensitization, Light Activation, Photoproducts Britannica https://www.britanni[...] 2024-05-24
_[2] 논문 Virtual Issue on Photodissociation: From Fundamental Dynamics and Spectroscopy to Photochemistry in Planetary Atmospheres and in Space https://pubs.acs.org[...] 2023-07-20
_[3] 웹사이트 Photolysis - Definition and Examples - Biology Online Dictionary https://www.biologyo[...] 2024-05-24
_[4] 서적 Biology Pearson – Benjamin Cummings 2005
_[5] 서적 Biology of Plants https://archive.org/[...] W.H. Freeman and Company Publishers 2005
_[6] 논문 Evidence for wavelike energy transfer through quantum coherence in photosynthetic systems https://www.nature.c[...] 2007-04-12
_[7] 웹사이트 Quantum secrets of photosynthesis revealed https://phys.org/new[...] 2007-04-12
_[8] 논문 Vibrational Beatings Conceal Evidence of Electronic Coherence in the FMO Light-Harvesting Complex 2014
_[9] 논문 Origin of Long-Lived Coherences in Light-Harvesting Complexes 2012
_[10] 논문 Exciton Structure and Energy Transfer in the Fenna−Matthews− Olson Complex https://lup.lub.lu.s[...] 2016
_[11] 논문 The role of the environment time scale in light-harvesting efficiency and coherent oscillations 2012
_[12] 논문 Influence of weak vibrational-electronic couplings on 2D electronic spectra and inter-site coherence in weakly coupled photosynthetic complexes 2015
_[13] 웹사이트 Scholes Group Research http://www.chem.utor[...] 2010-03-23
_[14] 간행물 Quantum-coherent electronic energy transfer: Did Nature think of it first? 2010-01-07
_[15] 간행물 Coherently wired light-harvesting in photosynthetic marine algae at ambient temperature 2010-02-04
_[16] 논문 Inferring the photolysis rate of NO2 in the stratosphere based on satellite observations https://acp.copernic[...] 2023-09-20
_[17] 웹사이트 How is ozone formed in the atmosphere? https://csl.noaa.gov[...] 2024-10-19
_[18] 웹사이트 Chlorofluorocarbons (CFCs) https://gml.noaa.gov[...] 2024-10-19
_[19] 웹사이트 Gamma-ray Bursts https://hubblesite.o[...] 2024-10-19
_[20] Citation not found
_[21] Citation not found
_[22] Citation not found
_[23] Citation not found
_[24] Citation not found
_[25] Citation not found
_[26] Citation not found