PuN基态和低激发态的分子结构与相对论有效原子实势

用Pu的三种不同相对论有效原子实势 (RECP)和密度泛函(B3LYP)方法对PuN基态和低激发态(4Σ+、6Σ+、8Σ+、10Σ+)的分子结构进行了计算,得到了相应的平衡几何构型和谐振频率.采用最小二乘法拟合得到了PuN分子的Murell-sorbie势能函数,在此基础上推导出完整的力常数和光谱数据,并与实验值作对比.结果表明:PuN的基态为X6Σ+,其余为低激发态;在三种RECP中,对于ωe的计算,60个中心电子的SDDRECP/B3LYP给出的结果与实验值符合得比较好(如X6Σ+:ωe=840.77 cm-1,ωeχe=5.73·"cm-1,De=5.880 6 eV,Re=0.176 3 nm,Be=0.408 4 cm-1,αe=3.3E-03 cm-1).计算还给出了相应的电荷布居、自旋密度、电偶极矩和能量特征等系列分子的性质.     

Pu3体系的结构与势能函数

用相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3LYP)方法对Pu_n(n=2,3)体系的结构进行了优化,得到了Pu₂和Pu₃分子的几何构型分别为D_∞h,D_3h,其基态分别为13和19重态.在B3LYP/RECP水平上得到Pu₂分子的光谱常数ω_e=52.3845cm^-1,ω_e　χ_e=0.02 关键词： 2')" href="#">Pu₂ 3')" href="#">Pu₃ 分析势能函数     

Pu2分子的结构与势能函数

用相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3LYP)方法对Pu2分子的结 构进行了优化,对较高多重性优化得到两个平衡结构,并用Murrell-Sorbie函数导出了基 态两种结构的势能函数和光谱数据。     

基态BBrx(x=0,-1,+1)分子离子的势能函数与稳定性

用原子分子反应静力学原理推导出了BBrx(x=0,-1,+1)分子离子的基态电子状态及其离解极限.在CC-PVDZ水平基础上,用B3LYP方法计算了BBrx(x=0,- 1,+1)分子离子的基态电子状态的平衡几何Re和离解能De分别为BBr+:0.176 6 nm、3.530 7 eV; BBr-:0.221 7 nm、1.500 0 eV,并在计算出来的一系列单点势能基础上,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie(M-S)势能函数,得到相应态的解析势能函数,由此计算对应的光谱参数(Be、αe、ωe、ωeχe),计算结果分别为:BBr+:0.577cm -1、0.004 8 cm-1、932.513 0 cm-1和6.506 5 cm-1;BBr-:0. 360 2 cm-1、0.005 5 cm-1、348.428 3 cm-1和3.541 7 cm-1, 计算值与实验和文献值基本一致,计算表明BBrx(x=0,-1,+1)分子离子是可稳定存在的,其稳定性次序为BBr>BBr+>BBr-.     

PdH、YH体系的结构与氢化反应的平衡压力

用相对论有效原子实势(RECP/SDD)和密度泛函(B3LYP)方法对PdH、YH体系的结构进行了优化,同时用Murrell-Sorbie函数导出PdH、YH分子的势能函数和光谱常数;得到PdH分子的基态为X2∑+,RPdH=0.154 1 nm,离解能De=2.511 eV,谐振频率ωe=2 019.458 9 cm-1;YH分子的基态为X1∑+,RYH=0.191 9 nm,离解能De=4.308 eV,谐振频率ωe=1 497.531 2 cm-1;并得到一键长为0.200 3nm,De=3.488 eV,ωe=1 309.318 2 cm-1的YH分子激发态.并根据以分子总能量中的振动能Ev代替固态能量,以电子和振动熵SEv代替固态熵的近似方法,计算了不同温度下Pd、Y与H2、D2、T2反应的一氢化物热力学函数△Hθ、△Gθ、△Sθ及氢化反应平衡压力,导出了与温度的依赖关系,结果表明:PdH(S)的生成焓为32.05kJ·md-1,与实验值37.30kJ·mol-1接近,YH(S)的生成焓为70.21 kJ·mol-1.     

ZrH、CoH和ZrCoH分子的结构与势能函数

采用相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3LYP/SDD)方法,计算得到了ZrH、CoH和ZrCoH分子结构,分子的力学、光谱性质和势能函数.结果表明,ZrH的基态分别为X2∑,CoH和ZrCo的基态为X3Φ重态和X4∑重态,基态离解能分别为2.84 eV,2.50 eV和1.22 eV,谐振频率分别为1 686.59 cm-1,1 861.47 cm-1和168.62 cm-1,二阶力常数分别为167.0 aJ.nm-2,202.0 aJ.nm-2和60.0 aJ.nm-2.优化结果表明,HZrCo分子的基电子状态为X5A″,具有Cs对称性,基态离解能为5.055 eV,谐振频率分别为ν1(A′)=192.892 cm-1、ν2(A′)=322.624 cm-1和ν3(A′)=1 590.789 cm-1.应用多体项展式理论,计算确定了基态HZrCo的分析势能函数,该函数正确反映了HZrCo分子的结构特点,可用于研究HZrCo的微观反应动力学.     

7Li2(X1∑g+)分子的振动能级、转动惯量及离心畸变常数

使用密度泛函理论B3LYP和B3P86,以及组态相互作用方法CCSD(T)和QCISD,利用多个基组对7Li2(X1∑g )分子的平衡核间距(Re)、谐振频率(ωe)和离解能(De)进行了计算,发现在CCSD(T)/cc-PVQZ理论水平下得到的结果(Re=0.2698 nm,ωe;346.82 cm-1和De=1.0487 eV)与实验值非常相符.在0.15-2.7 nm的核间距内对7Li2(X1∑g )分子的势能曲线进行了计算,同时使用最小二乘法将计算结果拟合成了解析势能函数.利用拟合出的解析势能函数并结合Rydberg-Klein-Rees方法,计算了光谱常数ωeXe,αe和βe,其值分别为ωeXe=2.648 cm-1αe=0.00702 cm-1和Be=0.6601 cm-1,也与实验值非常相符.以得到的解析势能函数为基础,通过求解双原子分子核运动的径向Schrodinger方程,找到了J=0时7Li2(X1∑g )分子的全部41个振动态,求出了每一振动态的振动能级、振动经典转折点及其转动惯量,其值与实验结果相符得很好.同时,利用得到的解析势能函数,还首次求得了相应于各振动态的6个离心畸变常数(Dv,Hv,Lv,Mv,Nv和Ov).     

NO分子A2Σ→X2Π双光子激光感生荧光光谱

以Nd∶YAG激光器抽运光学参变振荡器 /光学参变放大器做为激发源 ,得到了NO分子在 2 2 0～ 35 0nm波长范围内的双光子激光诱导荧光光谱 ,并将其归属于A2 Σ(ν′ =0 )→X2 Π(ν″ =1～ 8)跃迁 ,用最小二乘法拟合获得NO分子X2 Π态振动常量″ωe =(190 4 .7± 7.3)cm-1,″ωe ″xe =(14 .2± 1.2 )cm-1,″ωe″ye=- (0 .0 2 18± 0 .0 0 91)cm-1,及平衡位置的力常量k =(1.5 99± 0 .0 12 )× 10 3 N·m-1。计算了所得跃迁谱带的弗兰克康登因子及相对荧光强度 ,结果与实验观测值相符。这可为用激光诱导荧光光谱技术探测大气污染物NO分子提供理论及实验参考     

ZrF分子基态(X~2Δ)的光谱研究

现有Zr F分子的理论值与实验值偏差较大,且有一些光谱参数暂时还没有实验结果.本文基于群论及原子分子反应静力学推导出了Zr F分子的基态电子状态(X2Δ)和合理的离解极限.采用密度泛函理论(B3LYP,B3P86)和二阶微扰理论(MP2)方法,对Zr和F原子分别选择不同的基组进行结构优化和频率计算,根据计算结果及现有实验数据,分析得出在MP2方法下,对Zr使用Lan L2DZ基组,对F使用AUG-cc-PVTZ基组计算得出的结构与实验值较为符合.然后根据优化后的方法及基组扫描了基态Zr F分子的单点能,得到的基态Zr F分子的势能曲线数值,通过Level 8.0软件拟合了势能曲线并得出了一些光谱常数.最后,由拟合得到的光谱常数(De,ωe,ωeχe,Te,Be)与实验值和其他理论值进行了比较.本文的计算结果(Re=0.1859nm,De=7.1046e V,ωe=701.25cm-1,ωeχe=2.6398cm-1,Te=-9.3473cm-1,Be=0.3104cm-1)更接近于实验值.     

NO通过C~2Π←X~2Π跃迁的共振多光子离化谱

以皮秒Nd∶YAG激光器抽运光学参变发生 /放大器做激发源 ,得到了NO分子在 4 90～ 5 80nm波长范围内通过C2 Π态共振增强的多光子离化谱 ,离化谱由有规则的谱线序列组成。将理论计算的峰值位置与实验结果进行比较 ,确定了离化通道为 :NO(X2 Π) 3hνNO(C2 Π) 2hν(orhν) NO+ +e ,离化信号强度随激光强度的近五次方变化关系进一步验证了此结论。分析讨论了谱线强度的分布不符合夫兰克康登原理的可能原因。根据谱线峰值位置 ,利用最小二乘法拟合获得NO分子C2 Π态振动常数′ωe=(2 35 4 .9± 6 .4 )cm-1,′ωe ′χe=(14 .7± 2 .5 )cm-1及平衡位置的力常数k=(2 .4 4± 0 .0 8)× 10 3 N·m-1。结果可为用激光离化光谱技术探测大气污染物NO分子提供参考。     

Man-made plutonium in environment — possible serious hazard for living species

It is pointed out that, contrary to the situation with natural Rn, the growing concentration of man-made Pu in environment — natural water soil plants and food — can provide the serious danger for all kind of animals and especially for mankind. Really, as it was established recently, element Pu is accumulated in human body during all the life and the dangerous concentration estimated to be 10⁻¹² – 10⁻¹³ grapm Pu per gram of human tissues. Unfortunately up to now there are no simple nonexpensive methods of Pu determination at the level of sensitivity 10⁻¹⁴ – 10¹⁵ g/g which can provide the determination of Pu even in 0.2 g of human tissue. We warn that now the average concentration of Pu in human body is not less than 10⁻¹⁴ g/g and much higher for some “hot” regions in Europe and Asia. We propose to discuss the problem of organizing world net exploration of Pu in environment — similarly to Rn exploration program — and personnel Pu monitoring for inhibitions of Pu damaged regions. Our approach to the problem is based on chemical separation of Pu, on determination of Plutonium by high fission cross section with thermal neutrons ²³⁹Pu(n,f) reaction and by control of possible admixture of ²³⁵U isotope by ²³⁸U(γ, f) reaction in Pu preparations. The problem of increasing of sensitivity of Pu analysis up to 10⁻¹⁴ – 10⁻¹⁵ g/g is discussed in detail.     

On problem of ultrasensitive determination of man-made plutonium in living species

To improve the sensitivity of the method of Pu determination in specimens we applied two additional steps of chemical separation of Pu from U. After the usual chemical separation of Pu we used second step with ion-exchange column, where the ions of U⁴⁺ were absorbed by sorbent and Pu³⁺ ions remains in solution. For converting Plutonium to Pu³⁺ state the electrochemical procedure has been used. After the electrochemical separation procedure the solution was deposited onto quartz glass. Then the quartz glass plates were inserted into the gas mixture flow (SOCL₂+air) at the temperature 650°C. Such a procedure extracts ≥90% U from Pu layer. Now we provide the chemical separation of Pu from U by a factor ≥10⁷. It means that now we are able to perform the routine Pu analysis at the level of sensitivity 10⁻¹⁴–10⁻¹⁵ g/g.

By using combined n-γ activation technique we can determine the Pu content in the small fragments of tissues of living species with the weight as small as 0,05-0,1 gram. The new technique could be used in routine analysis of Pu in population of heavily Pu damaged regions (Chernobyl, Ural Region, Semipalatinsk).     

Pu(100)表面吸附CO2的密度泛函研究

采用广义梯度密度泛函理论的改进Perdew-Burke-Ernzerh方法结合周期性层晶模型,研究了CO₂分子在Pu（100）面上的吸附和解离.吸附能和几何构型的计算表明,CO₂以穴位C4O4构型吸附最为有利,吸附能为1.48 eV.布居分析和态密度分析表明,CO₂与Pu表面相互作用的本质主要是CO₂分子的杂化轨道2π_μ与Pu5f,Pu6d,Pu7s轨道通过强电子转移和弱重叠杂化的方式相互作用而生成了新的化学键.计算的CO₂→CO+O解离能垒为0.66 eV,解离吸附能为2.65 eV, 表明在一定热激活条件下CO₂分子倾向于发生解离性吸附.O₂,H₂,CO和CO₂在Pu （100）面吸附的比较分析表明,较低温度下的吸附强度顺序依次为O₂,CO,CO₂,H₂;较高温度下的吸附强度顺序依次为O₂,CO₂,CO,H₂. 关键词： 密度泛函理论 Pu （100） 2')" href="#">CO₂ 吸附和解离     

Pu_2分子的结构与势能函数

用相对论有效原子实势 (RECP)和密度泛函 (B3LYP)方法对Pu2 分子的结构进行了优化 ,对较高多重性优化得到两个平衡结构 ,并用Murrell Sorbie函数导出了基态两种结构的势能函数和光谱数据。     

Pu4+分子离子的几何构型与Jahn-Teller

在Pu原子的相对论有效原子实势近似下 ,用密度泛函B3LYP方法对Pu4 +分子离子的几何构型及其电子状态进行理论计算 ,得到了 6种稳定的几何构型 ,其中平面C2V结构最稳定 .Td 构型不能稳定存在 ,并详细讨论了Td 和D4h构型的Jahn Teller效应 ,讨论结果显示它们的各种畸变方式都符合群的分解原理 ,从而证明Pu4 +分子离子的Td 和D4h构型存在Jahn Teller效应     

Pu+4的几何构型和Jahn-Teller效应

在Pu原子的相对论有效原子实势下,用密度泛函B3LYP方法计算得到Pu +4分子离子的6种稳定的几何构型.计算表明Pu+4的Td构型不能稳定存在,详细讨论了 Td构型的Jahn-Teller效应,讨论结果显示它们的各种畸变方式都符合群的分解原理, 从而证明Pu+4分子离子的Td构型的Jahn-Teller效应非常明显.D4h 构型也存在Jahn-Teller效应.     

Pu2分子激发态的外场效应

在相对论有效原子实势近似下,用B3LYP密度泛函方法计算优化得到了分子轴方向不同电偶极场（-0.002～0.002a.u.）作用下,Pu2的基态 ( )几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下,用同样的基组采用含时密度泛函(TDDFT)方法(TD-B3LYP),研究了同样外电场条件下,对Pu2的激发能和振子强度的影响.计算结果表明,在外场作用下,对Pu2的前5个激发态电子跃迁光谱属于可见-红外光谱,波长为642.49～943.77nm,这是钚原子的奇异特征;激发能与外电场的关系近似满足Grozema等人提出的关系;电场对振子强度的影响比较复杂,但仍满足跃迁选择定则.     

Pu2分子激发态的外场效应

在相对论有效原子实势近似下,用B3LYP密度泛函方法计算优化得到了分子轴方向不同电偶极场（-0.002～0.002a.u.）作用下,Pu2的基态 ( )几何结构、电偶极矩和分子总能量.在优化构型下,用同样的基组采用含时密度泛函(TDDFT)方法(TD-B3LYP),研究了同样外电场条件下,对Pu2的激发能和振子强度的影响.计算结果表明,在外场作用下,对Pu2的前5个激发态电子跃迁光谱属于可见-红外光谱,波长为642.49～943.77nm,这是钚原子的奇异特征;激发能与外电场的关系近似满足Grozema等人提出的关系;电场对振子强度的影响比较复杂,但仍满足跃迁选择定则.     

Cosmic history of the Bragin pallasite: evidence from the fission-track analysis

Chronology is rather a weak point in the investigation of pallasites, the stony-iron meteorites. No chronological data are known for the Bragin pallasite. Our attempt to reconstruct its cosmic history was based on the interpretation of fission-track analysis data. To apply this method only uranium-rich phosphates can be used. Extremely rare grains of stanfieldite were extracted from the silicate sawing residue and from the pallasite sample directly.

The researches pursued by us made it possible to find two populations of fossil tracks in stanfieldite grains. The tracks of these populations strongly differed both in size, shape and character of distribution. The first population, consisting of short (L2–6 μm instead of L8–12 μm for induced fission tracks), round-shaped tracks irregularly distributed, as we suppose, suffered an intense heating process, which caused a significant amount of partial annealing. The second population, consisting of longer (L8–12 μm), rhombic-shaped tracks homogeneously distributed, occurred after this thermal event. Only the second population track density was used for the fission-track age calculation.

After correction of the fossil track density, consisting of the second population tracks, for other possible track sources, the revealed tracks were unequivocally identified as those due to the spontaneous fission of ²⁴⁴Pu and ²³⁸U. The largest part of them was attributed to the spontaneous fission of ²⁴⁴Pu; ρ_Pu/ρ_U≈3. The model fission-track age of the studied pallasite turned out to be 4.20 Gyr. This value fix the time of the last shock/thermal event in the cosmic history of the Bragin pallasite, which had caused the partial annealing of tracks presented to that time and “fission-track clock” reset.