CP~+正离子低激发态的从头计算研究

基于相关一致基组aug-cc-pcV5Z,采用内收缩多参考组态相互作用方法对CP~+正离子5个Λ-S态(X~3Π,A~3Σ~-,a~1Π,b~1Σ~+和c~1Σ~-)以及考虑了自旋-轨道耦合效应后两个三重态(X~3Π,A~3Σ~-)分裂的五个Ω态的势能曲线做了从头计算。通过求解核运动的径向薛定谔方程,获得了这些电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_eχ_e,B_e,α_e,D_e)。最后,对b~1Σ~+-a~1Π和A~3Σ~--X~3Π跃迁特性进行了讨论,并给出了它们跃迁偶极矩、Franck-Condon因子、辐射寿命τ。     

基于ab initio计算的CF~-离子低激发态光谱性质研究

基于相关一致基组aug-cc-pV5Z,采用高精度的内收缩多参考组态相互作用方法计算了CF~-离子两个最低解离极限C(~3p_2)+F~-(~1S_0)和C(~1D_2)+F~-(~1S_0)对应的5个A-S态(X~3Σ~-,a~1Δ,b~1Σ~+,A~3Π和c~1Π)的势能曲线.计算中考虑了Davidson修正和标量相对论修正以提高数据的可靠性.根据A-S态的势能曲线,求解径向薛定谔方程得到振转能级,通过拟合获得了这些电子态的光谱常数.此外,研究了5个A-S态的电偶极矩随核间距变化的曲线,分析了电子态的组态变化对电偶极矩的影响.计算了A~3Π-X~3Σ~-的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,获得了A~3Π的5个最低振动能级的辐射寿命,分析了两个电子态之间的跃迁特性,并给出了振子强度.最后,研究了A~3Π态的预解离机理,并计算得到了高振动能级的解离寿命.     

LiCl~–阴离子的光谱性质和跃迁性质

采用多参考组态相互作用方法结合全电子基组计算了LiCl~-阴离子5个电子态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ~+,3~2Σ~+,2~2Π)的电子结构.为了得到精确的光谱常数,计算中考虑了Davidson修正、芯-价电子关联效应和自旋-轨道稱合效应.拟合得到各电子态的光谱常数、分子常数、自发辐射速率和自发辐射寿命.基态的光谱常数与实验值和其他理论值符合较好,同时报道了LiCl~-阴离子激发态的光谱常数以及其到基态的跃迁性质.计算结果表明A~2Π?X~2Σ~+跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子f₀₀,第一激发态A~2Π有较短的自发辐射寿命.构造A~2Π(v’)? X~2Σ~+(v")准循环跃迁进行激光冷却LiCl~-阴离子需要一束主激光和两束抽运激光.以上结果预测了激光冷却LiCl~-阴离子是可行的.     

基于ab initio的BD~+离子激光冷却理论研究

基于相关一致基组aug-cc-pV5Z,采用内收缩多参考组态相互作用方法计算了BD~+离子两个最低解离极限B~+(~1Sg)+D(~2Sg)和B+(~3Pu)+D(~2Sg)对应的5个Λ—S态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ+,a~4Π和b~4Σ~+)的势能曲线和跃迁偶极矩.根据计算结果,求解核运动的径向薛定谔方程得到相应电子态的振-转光谱常数、Franck-Condon(F-C)因子和振动能级辐射寿命.其中A~2Π—X~2Σ~+的F-C因子(f_(00)=0.923)、辐射寿命(τ=235 ns)满足激光直接冷却的条件.因此,我们基于分子转动跃迁提出了一个可实现Doppler激光冷却的光循环方案:A~2Π_(1/2)(υ′=0)—X~2Σ+(υ′′=0,1),其中υ′=0中包含2个转动能级,υ′′=0和υ′′=1中分别包含6个和4个转动能级.根据方案,模拟了激光冷却过程中的分子布居数动力学变化过程,并计算了初速度为100 m/s的BD~+,历经5.4 ms散射1150个光子可减速到4.6 m/s、温度为13 mK.     

MRCI方法计算CP和CP~-低能电子态的光谱常数

采用内收缩多参考组态相互作用(MRCI)方法结合相关一致基aug-cc-p V5Z计算了CP分子X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+和CP~-离子X~1Σ~+电子态的势能曲线.考虑了Davidson、相对论和核价相关修正对势能曲线的影响.本文的相对论修正是利用二阶Douglas-Kroll哈密顿近似在cc-p V5Z基组水平进行的;同时核价相关修正也是在cc-p V5Z基组水平进行的.为了提高计算精度,利用基组外推将能量外推至完全基组极限处,得到外推的势能曲线.对这些势能曲线进行拟合,得到各种水平下四个电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_ex_e,α_e和B_e),并详细分析了Davidson修正、相对论修正和核价相关修正及基组外推对光谱常数的影响.与其它理论结果和实验数据进行比较,可知本文的结果更精确、更完整.     

激光冷却OH分子的理论研究

采用高精度的多参考组态相互作用方法计算OH分子基态和第一激发态的势能曲线.为获得更精确的计算结果,在计算过程中考虑Davidson修正、标量相对论效应、核价相关效应和自旋轨道耦合效应.基于计算的Λ-S和?态的势能曲线,对一维径向薛定谔方程进行数值求解,得到各个电子态的光谱数据,与已报道的实验值和理论值相符合.获得OH分子的永久偶极矩、跃迁偶极矩、振动能级、Franck-Condon因子及辐射寿命,结果表明,A~2Σ~+→X~2Π跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子(0.9053)和短的辐射寿命(5.8363×10~(-7)s),符合激光冷却分子的条件.制定了激光冷却OH分子的具体方案,计算得到激光冷却跃迁A~2Σ~+→X~2Π所需的三束激光波长,主光束波长为307.1532 nm,两束重抽运激光波长为344.9163和349.7659 nm.计算结果为超冷OH分子的实验制备提供重要的理论依据.     

用代数方法精确研究HF分子B1Σ的振转能谱

基于代数方法(algebmic methok)可以获得双原子分子的包含最高振动能级在内的所有高阶振动能级的精确数值这一事实,又提出了一种新的代数方法(algebraic method 2)来精确研究双原子分子电子态的振转能谱和转动常数.以HF分子的B1Σ电子态为例,应用akebraic method 2方法研究了该电子态的振动量子数从v=O到v=10的所有振转能谱,获得了与实验值符合得非常好的理论结果.     

Ab initio方法研究~(40)Ca~(35)Cl分子的自旋轨道耦合效应和跃迁性质

本文研究了~(40)Ca~(35)Cl分子低态的自旋轨道耦合分裂以及获得更精确的光谱常数和更高的激发态.以从头算理论为基础,使用多参考组态相互作用方法获得了该分子的势能曲线和自旋轨道分裂,之后求解径向一维薛定谔方程获得光谱常数.得到了~(40)Ca~(35)Cl分子7个Λ-S低电子态的势能曲线和永久偶极矩,以及A~2Π→~2Σ~+,1~2Δ和C~2Π→~2Σ~+,1~2Δ跃迁的跃迁偶极矩,得到的光谱常数(不管是考虑了自旋轨道耦合(SOC)还是没有考虑SOC)与实验值非常符合,且要好于之前的理论计算结果 .值得注意的是,目前的计算还首次得到了C~2Π→~2Σ+,1~2Δ跃迁的跃迁性质,为之后实验观察~(40)Ca~(35)Cl分子的高激发态光谱和跃迁性质提供有益的理论参考.     

CN~+离子电子结构和跃迁性质的理论研究

采用多组态参考相互作用方法和AV5Z-DK基组对CN~+离子的两个解离极限C~+(~2P_u)+N(~2D_u)和C~+(~2P_u)+N(~4S_u)下的X~1Σ~+、a~3Π、~1Δ和A~1四个电子态的势能曲线、永久偶极矩和振动能级进行了计算.为保证计算结果的精确性,在计算中考虑了Davidson修正.基于求得的势能曲线,数值求解一维径向薛定谔方程得到了各个电子态的光谱数据,并与实验值和已有的理论值吻合较好.除此之外,对A~1Π→X~1Σ~+和1~1Δ?A1~Π的跃迁性质进行了研究,同时通过跃迁的弗兰克-康登因子及辐射寿命,对CN~+离子激光冷却的可行性进行了分析.     

icMRCI方法研究NS~±离子体系基态光谱

本文采用高精度的内收缩多参考组态相互作用方法(icMRCI)计算了NS~±体系基态的势能曲线,为了能够获得精确结果在计算过程中考虑了能量的Davidson修正.之后基于获得的势能曲线求解核的一维Schr?dinger方程,得到了NS~±离子体系基态的光谱数据R_e、ω_e、ω_eχ_e、B_e、α_e.发现本文理论计算结果与已有的实验数据和现有理论值吻合得很好.并进一步计算了NS~+(X~1Σ~+)基态和NS~-(X~3Σ~-)基态的振动能级G(ν)和体系转动量子数J=0时的分子离心畸变常数B_ν、D_ν.与实验数据和其他理论结果的比较表明本文计算结果达到了较高精度能够为这一离子体系的进一步研究提供参考依据.     

用代数方法精确研究HF分子B1Σ的振转能谱

基于代数方法(algebraic method)可以获得双原子分子的包含最高振动能级在内的所有高阶振动能级的精确数值这一事实,又提出了一种新的代数方法(algebraic method 2)来精确研究双原子分子电子态的振转能谱和转动常数. 以HF分子的B¹Σ电子态为例,应用algebraic method 2方法研究了该电子态的振动量子数从ν=0到ν=10的所有振转能谱,获得了与实验值符合得非常好的理论结果. 关键词： 代数方法 双原子分子 振转能级     

SnO分子的X~1∑~+,a~3Π和A~1Π态的势能曲线与光谱性质

对O原子以aug-cc-pvTZ为基组,Sn原子以aug-cc-pvTZ-PP为基组,分别采用多参考组态相互作用方法(MRCI)及运用Davidson修正的多参考组态相互作用方法对SnO分子基态X~1Σ~+及两个激发态a~3Π和A~1Π态的势能曲线进行计算,进而得到了各态的平衡键长R_e,谐振频率w_2,非谐振常数ω_ex_e,转动常数B_r,垂直跃迁能T_e以及离解能D_e,通过群论原理确定了各电子状态和离解通道,计算结果表明:3个电子态有共同的离解通道,即Sn(~3p)+O(~3p);利用Level程序对势能曲线进行拟合得到的光谱数据表明,MRCI方法的计算结果与实验值符合更好;通过求解核运动的Schrodinger方程得到了J=0时这三个电子态的前30个振动态的B_v和D_v等分子常数和振动能级E。     

BH~+离子基态及激发态的势能曲线和跃迁性质的研究

利用高精度的多组态相互作用及Davidson修正方法 (MRCI+Q),采用ACV5Z-DK全电子基组计算了BH~+离子的前4个离解通道B~+(~1S_g)+H(~2S_g),B~+(~3Pu)+H(~2S_g),B(~2P_u)+H~+(~1Sg)和B~+(~1Pu)+H(~2Sg)的9个Λ—S态的势能曲线.X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+态的光谱常数和已有实验值符合得很好,其中b~4Σ~+,3~2Σ~+,3~2Π和4~2Σ~+态的光谱常数为首次报道,3~2Π和4~2Σ~+态具有双势阱结构.预测了A~2Π和B~2Σ~+态的辐射寿命:τ(A~2Π)=239.2 ns和τ(B~2Σ~+)=431.2 ns.最后在考虑自旋轨道耦合效应下讨论了B~2Σ~+与A~2Π态的势能曲线的相交对激光冷却BH~+离子的影响.     

BeC分子基态和低激发态光谱性质和解析势能函数

BeC是一个具有丰富低激发电子态的分子,本文基于动态权重完全活性空间自冾场方法获得的参考波函数,采用多参考组态相互作用方法对BeC分子进行高精度的从头计算,获得了BeC分子X~3Σ~-,A~3Π,b~1Δ,c~1Π和d~1Σ~+共5个电子态的势能曲线.为了获得精确的光谱结果,在计算中考虑了标量相对论效应修正,并把相互作用能外推至完全基组极限.在此基础上获得了这些态的光谱常数和偶极距,以及一些允许跃迁的跃迁偶极距、弗兰克-康登因子和辐射寿命.最后,通过扩展的Rydberg函数拟合获得了基态势能曲线精确的解析表达式.     

BF自由基X~1Σ~+和a~3Π态光谱常数和分子常数研究

采用内收缩多参考组态相互作用方法和相关一致基aug-cc-pV6Z,对BF自由基X~1∑~+和a~3Π态的势能曲线进行了研究.计算是在0.095-133 nm的核间距内进行的.为获得更准确的结果,计算中还考虑了Davidson修正、相对论修正及核价相关修正对势能曲线的影响.相对论修正采用的方法是二阶DouglasKroll哈密顿近似,修正计算是在cc-pV5Z基组水平上进行的.核价相关修正使用的是cc-pCV5Z基组.利用得到的势能曲线,拟合出了各种修正下BF自由基X~1∑~+和a~3Ⅱ态的光谱常数De,Re,ωe,ωeχe,ωeye,Be和αe、并与实验结果进行了比较.结果表明:考虑Davidson修正、相对论修正和核价相关修正后得到的光谱常数最接近实验结果.利用修正后的势能曲线,通过求解径向振转Schr6dinger方程,找到了转动量子数J=0时这两个电子态的全部振动态,并计算了每一电子态前20个振动态的振动能级、惯性转动常数和离心畸变常数,其值与已有的实验结果较为一致.本文得到的光谱常数和分子常数达到了很高的精度,能为进一步的光谱实验提供可靠的参考.     

AlH~+离子5个Λ-S态和10个?态的光谱性质以及激光冷却的理论研究

利用考虑Davidson修正的内收缩多参考组态相互作用(icMRCI+Q)方法结合相关一致基组aug-ccpV6Z计算了AlH~+离子前两个离解极限对应的5个Λ-S态和10个?态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了自旋轨道耦合效应、芯电子价电子相关和标量相对论修正以及将势能外推至完全基组极限.基于得到的势能曲线,获得了束缚和准束缚的4个Λ-S态和8个?态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果符合.计算了2(1/2)→X~2Σ_(1/2)~+和A~2Π_(3/2)→X~2Σ_(1/2)~+跃迁的跃迁偶极距.利用计算的精确的势能曲线和跃迁偶极矩,获得了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)跃迁的高度对角化分布的Franck-Condon因子(f_(00)和f_(11))和大的振动分支比;预测了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)态短的自发辐射寿命和窄的辐射宽度,这适合于AlH~+离子的快速激光致冷.所需的3束激光冷却波长都在紫外区域.这些结果表明了激光冷却AlH~+离子的可行性.此外,评估了自旋轨道耦合效应对光谱常数、振动能级和激光冷却AlH~+离子的影响.     

SiH~+(X~1S~+)的势能曲线、光谱常数、振转能级和自旋-轨道耦合理论研究

基于Molpro 2012程序包,应用包含Davidson修正的多参考组态相互作用方法,使用AVXZ和AVXdZ(X=T,Q,5,6)基组进行单点能从头算,然后采用Aguado-P aniagua函数进行拟合,得到了 SiH~+(X~1∑~+)离子在不同基组、不同方法和是否考虑自旋-轨道耦合(SOC)情况下的解析势能函数(APEFs).以APEFs为基础,计算了 SiH~+(X~1E~+)离子的解离能D_e,平衡键长R_e,振动频率ω_e,光谱常数B_e,α_e和ω_eχ_e,同时讨论了 SOC对该体系的影响.本文的计算结果与其他理论计算符合得较好,与实验数值也基本吻合.基于SOC-AV6dZ方法下的APEF,通过求解径向薛定谔方程,给出了 SiH~+(X~1∑~+)离子的前23个振动能级(j=0),并详细列出了每1个振动能级及其相应的经典拐点,每个振动态的转动常数和6个离心畸变常数,且提供了振动能级图.该工作对于实验和后续的理论工作有参考和指导作用.     

脉冲激光微扰增强双共振光谱对钠分子4~3∑_g~ 态的新实验观测(英文)

用微扰增强双共振对钠分子4~3∑_g~ 态33900～35200 cm~(-1)的65个振转能级进行了实验观测。以往用连续激光双共振方法只看到低振动能级,用脉冲激光双共振和检测解离产物的方法只观测到高振动能级。获得的新数据填补了以往数据的空缺。综合v=0～31能级所有数据,拟合出一套分子常数,计算出RKR势能曲线。主要分子常数为：T_e=32127.090 cm~(-1),ω_e=121.1099(0.20720)cm~(-1),B_e=0.116287(0.0002300)cm~(-1),Re=3.551 (?)。还对J. Chem. Phys.108,7707 (1998)中RKR势能曲线的一个错误进行了纠正。     

Cl_2~+离子P支高激发振转态的跃迁谱线

基于描述双核分子体系包含转动光谱常数Lv所在高阶项在内的跃迁能谱的经典表达式,采用差分收敛法(DCM)的物理思想,推导获得了求解双核分子体系P支跃迁谱线的另一解析表达形式。对于某一双核分子体系的P支跃迁带,新的谱线表达式仅需要11条精确的实验跃迁谱线就可以正确预言高激发振转态的谱线结构,同时,利用谱线展开系数C还可以进一步给出计算谱线的不确定度以更可靠地预言高激发振转态的跃迁谱线。推导获得了相应的计算公式以正确获得对应跃迁带的转动光谱常数(B_(v′),B_(v″),D_(v′),D_(v″),H_(v′),H_(v″),L_(v′),L_(v″))。应用新的谱线表达式,对~(35) Cl_2~+和~(35) Cl ~(37) Cl~+离子电子态A~2Π_u-X~2Π_g(Ω=1/2)跃迁体系(3,7)跃迁带的P支跃迁谱线进行了详细研究,获得的计算结果不但能完全重复已知的实验数据,还获得了实验上未能获得的包含高激发振转态在内的跃迁谱线。另外,通过计算同时也得到了各跃迁带的高阶转动光谱常数。该研究方法和计算结果为人们进一步正确认识Cl_2~+离子电子态的内部能级结构及物理化学的相关性质提供了更完整的参考数据。     

SiS低激发态势能曲线和光谱性质的全电子组态相互作用方法研究

基于全电子的相关一致极化4-ζ(aug-cc-pwCVQZ-DK)基组,采用高精度的多参考组态相互作用方法计算了SiS自由基与最低的解离极限Si(3Pg)+S(3Pg)对应的18个Λ-S电子态的势能曲线.计算中考虑了标量相对论效应以及Si(2s22p6)和S(2s22p6)内壳层电子产生的关联效应.基于计算的势能曲线,拟合出了束缚态的光谱参数,包括平衡核间距Re,绝热激发能Te,振动常数ωe和ωeχe,平衡转动常数Be;并分析了束缚态在不同键长位置处的电子组态.计算了18个Λ-S态的电偶极矩函数,阐明了电子态的组态变化对电偶极矩的影响.给出了包含b3Π和A1Π态的自旋-轨道矩阵元随核间距变化的曲线,分析了邻近的电子激发态对b3Π和A1Π态的扰动.计算了A1Π—X1Σ+和E1Σ+—X1Σ+跃迁的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,讨论了A1Π和E1Σ+的最低五个振动能级的辐射寿命.