Cl(2P)+D2→DCl+D反应中波恩-奥本海默近似有效性的交叉分子束研究

本文利用高分辨的里德堡态氘原子标识-交叉分子束装置，研究了碰撞能为4.5∽6.5 kcal/mol范围内Cl(²P)[Cl(²P_3/2)和Cl^*(²P_1/2)]与D₂的反应. 虽然自旋轨道激发态反应Cl^*(²P_1/2)+D₂在波恩-奥本海默(B-O)近似下本应是禁阻的，但实验中观测到了该反应的贡献. 通过测量靠近后向的碰撞能相关的微分散射截面连线，发现低碰撞能下的产物主要来自于B-O近似禁阻的反应Cl^*+D₂. 随着碰撞能的提高，自旋轨道基态反应Cl+D₂的反应性增加明显要比自旋轨道激发态反应Cl^*+D₂更快，并且在高碰撞能下成为产物的主要来源. 实验结果表明：在低碰撞能下，Cl^*中自旋轨道激发态的额外能量，可以帮助B-O近似禁阻的反应Cl^*+D₂越过势垒；然而当碰撞能接近和高于反应势垒时，B-O近似允许的反应Cl+D₂占主导地位. Cl/Cl^*+D₂反应中B-O近似有效性的特征与其同位素反应Cl/Cl^*+H₂是一致的.     

交叉分子束实验研究F+D2(v=1, j=0)反应

本文使用交叉分子束方法研究了氟原子和振动激发态氘分子D₂(v=1, j=0)的反应. 使用受激拉曼抽运的方法制备了振动激发的D₂分子. 实验中未观测到来自于旋轨耦合激发态氟原子F^*(²P_1/2)与振动激发态D₂分子的贡献. 观测到来自于旋轨耦合基态氟原子F(²P_3/2)和振动激发态D₂的反应信号,相应的产物DF分子布居于v''=2,3,4,5振动态上. 与振动基态反应F+D₂(v=1,j=0)相比,振动激发态反应F+D₂(v=1,j=0)生成的DF产物转动分布更“热”. 获得了振动激发反应的四个碰撞能在0.32至2.62 kcal/mol范围内的微分反应截面. 在最低的碰撞能0.32 kcal/mol下,所有振动态的DF产物都以后向散射为主. 随着碰撞能的增加,DF产物的角分布逐渐从后向转移到侧向. 测量了DF(v''=5)产物的前向微分散射截面随碰撞能变化的曲线. 前向散射的DF(v''=5)信号出现于1.0 kcal/mol. 在2.62 kcal/mol碰撞能下DF(v''=5)主要为前向散射.     

N+ND反应的量子力学速率常数

在两个耦合的势能面1²A′和2²A′上对N+ND反应进行了非绝热量子动力学研究. 计算了N+ND→N₂+D反应和N′+ND→N′D+N反应在5 meV～1.0 eV碰撞能的反应几率和积分截面. 结果发现N+ND→N₂+D反应是N+ND反应的主要反应通道.另外,计算了N+ND→N₂+D 反应的速率常数.     

碰撞能44∽164 cm−1范围内单量子态转动激发对F+D2反应的影响

当碰撞能很低,尤其是远低于反应势垒的时候,反应通常经过量子隧穿来进行. 目前,还没有明确的物理图像来描述反应物的转动激发对这类反应过程的影响. 本文基于里德堡态D原子飞行时间谱探测方法,利用多通道探测器交叉分子束装置研究了碰撞能44 cm^-1∽164 cm^-1下反应F+D₂(v=0,j=0,1)→DF(v'')+D的动力学过程,并得到了振动态分辨的微分截面. 在可资用能相等时,通过调控反应的平动能,研究了D₂转动激发对于反应的影响,发现反应物的转动比平动更有利于反应的进行. D₂的转动激发导致产物DF的角分布和量子态分布发生显著变化. 本工作进一步加深转动激发对于反应的影响的理解,尤其是在反应能量远低于反应势垒的情况下.     

用两束真空紫外激光和离子速度成像方法测量12C16O分子在108000∽113200 cm-1能量范围的解离通道分支比：生成O(1D)通道的观测

本文利用两束可调谐真空紫外激光和离子速度成像的方法测量了CO在108000∽113200 cm^-1光解离通道分支比[C(³P₀)+O(¹D)]/{[C(³P₀)+O(³P)]+[C(³P₀)+O(¹D)]}和[C(³P₂)+O(¹D)]/{[C(³P₂)+O(³P)]+[C(³P₂)+O(¹D)]}. 本文先用一束真空紫外激光将CO分子激发至特定的高激发量子态并发生解离，接着用另一束真空外激光选择性地电离C(³P₀)和C(³P₂)并进行探测. 1VUV+1UV/visible共振增强多光子电离的方法大大提高了实验的探测灵敏度，使得之前没有观测到的较弱的吸收带也首次被观测到. 通过分支比的测量，发现自旋禁阻的解离通道C(³P₀)+O(¹D)和C(³P₂)+O(¹D) 只在某些分立的较窄能量范围内才能被观测到. 这可能是由于直接激发的高里德堡态和解离到上述自旋禁阻通道的价态在这些能量范围内发生了共振的自旋-轨道耦合相互作用.     

氘代烷基卤化物CD3CH2F光解动态学的理论研究

在燃烧或大气化学多通道反应中,理解不同产物之间的产品分支比与反应的总速率,对这类基元反应同样重要. 在CCSD(T)/CBS/B3LYP/aug-cc-pVDZ理论水平上,计算所有氘代烷基卤化物CD₃CH₂F物种的基态势能面. 在CD₃CH₂F的解离反应中,C-F键解离反应与分子(HF、DF、H₂、D₂与HD)消除反应存在着争议. 本文使用RRKM方法计算各个步骤的速率常数,并使用稳态方法计算解离产物的相对产物分支比. 在不同的能量下,RRKM方法预测CD₃CH₂F的1,2-消除DF或HF的主要通道是通过四中心过渡态消除,而1,1-消除D₂或H₂的主要通道是通过三中心过渡态消除. 在266、248和193 nm光解时,主产物CD₂CH₂+DF分支比分别为96.57%、91.47%和48.52%;然而,在157 nm光解时,产物分支比计算为16.11%. 基于这些过渡态结构和能量,提出了以下光解离机制：在266、248和193 nm,CD₃CH₂F→吸收光子→TS5→形成产物→CD₂CH₂+DF;在157 nm,CD₃CH₂F→吸收光子→D/F交換的TS1→CDH₂CDF→H/F交换的TS2→CHD₂CHDF→形成产物CHD₂+CHDF.     

H+HD→H2+D反应的高分辨交叉分子束实验研究

本文利用交叉分子束方法和离子速度成像技术,对H+HD→H₂+D反应在1.17 eV碰撞能下的态-态反应动力学开展了高分辨实验研究. 实验采用1+1''(真空紫外+紫外)近阈值激光电离方式对反应中的D原子产物进行探测,获得了高角度分辨和高能量分辨的产物离子速度影像,进而精确获得了反应的态-态微分截面. 实验观测到了H₂(v''=0,j''=1)和H₂(v''=0,j''=3)振转产物角分布中与散射过程的干涉效应相联系的前向散射振荡. 这一研究进一步表明了化学反应微分截面的精确测量在气相态-态反应动力学研究中的重要性.     

超高碰撞能23.84 kJ/mol下反应F+D2→DF+D的交叉分子束研究

本文搭建了一套新的实验设备,首次将氢原子里德堡态标记的飞行时间谱技术与激光爆破束源技术相结合,进行超高碰撞能下化学反应的动力学研究. 初步进行了F+D₂→DF+D在超高碰撞能23.84 kJ/mol下的实验研究. 在研究中应用了两种类型束源：一类是通过激光爆破过程产生的高能F原子束源,另一类是通过液氮冷却脉冲阀而产生的D₂束源. 实验中探测了反应产物振动态分辨的微分散射截面. 结果显示,大部分反应产物DF主要呈现侧向和后向散射分布,而产物DF(v''=4)则主要分布在前向. 对前向散射产物DF(v''=4)的动力学来源进行了讨论.     

高分辨交叉分子束实验研究F+HD→DF+H在碰撞能为8.19～ 18.98 kJ/mol的反应

运用高分辨的H原子里德堡标记飞行时间谱方法, 研究了F+HD→DF+H反应在碰撞能为8.19～18.98 kJ/mol的动力学过程. 获取了产物振转态分辨的微分截面. 在低碰撞能,DF产物主要为后向散射;随着碰撞能的增加侧向散射产物增强. 除了后向和侧向散射产物,还首次观察到了该反应中的DF(v′=4)前向散射产物. 随着碰撞能的增加,DF(v′=4)前向散射产物逐渐增强. 分析了总能量在产物振动、转动和平动中的分配随碰撞能以及散射角的变化;获得了DF产物的振动分支比随碰撞能的变化关系. 同时也对DF(v     

H+MgH+→Mg++H2反应中由非绝热耦合引起的复合物形成反应机理

一个化学反应的过程可能涉及多个绝热电子态,其中的非绝热耦合对反应机理起着重要的作用. 本文采用含时量子波包方法和轨线面跳跃方法研究了非绝热耦合对H+MgH⁺→Mg⁺+H₂反应的影响. 通过理论计算得到了绝热和非绝热近似下的反应态-态分辨的积分截面. 计算结果表明,当计算中忽略非绝热耦合时,反应遵循直接剥离的反应机理. 然而,当计算中包含非绝热耦合时,在反应过程中可以形成一个长寿命的激发态复合物(MgH₂⁺)^*,进而使反应遵循复合物形成反应机理. 通过轨线面跳跃计算,进一步揭示了直接剥离和复合物形成反应机理. 由非绝热耦合引起的复合物形成反应机理不仅提高了反应的活性,并且对产物的振动态分布具有显著影响.     

超导临界温度理论(Ⅰ)

本文求出了Eliashberg方程在T=T_c时的解,得到了下面的临界温度级数表示式:T_c=α₀(μ^*)(λ〈ω²〉)^1/2{1+1/λα₁(μ^*)〈ω⁴>/〈ω²>²+1/λ²(α₂₁(μ^*)〈ω⁶>/〈ω²>³+α₂₂(μ^*)〈ω⁴>²/〈ω²>⁴) +1/λ³(α₃₁(μ^*)〈ω⁸>/〈ω²>⁴+α₃₂(μ^*)(〈ω⁴>〈ω⁶>)/〈ω²>⁵)+α₃₃(μ^*)〈ω⁴>³/〈ω²>⁶+…},其中α₀(μ^*),α₁(μ^*)等仅是μ^*的函数。新的T_c公式表明了,T_c不仅依赖于λ、μ^*和〈ω²〉,而且依赖于有效声子谱α²F(ω)的各级矩〈ω²ⁿ〉。     

e++e－→J/ψ→V+X,X→3P过程的角分布螺旋度形式

本文给出了过程e⁺+e^－→J/ψ→V+X,X→P₁+P₂+P₃(V和P_i分别代表矢量介子和赝标介子)的角分布螺旋度形式,为确定上述过程中间态X的自旋和宇称提供了理论公式.     

乙腈-水和乙二醇-水均相溶液中光诱导杜醌激发三重态与色氨酸、酪氨酸的氢原子转移反应

本文用激光闪光光解技术研究了光诱导生物醌杜醌激发三重态(³DQ^*)和色氨酸(Trp)与酪氨酸(Tyr)在乙腈-水(MeCN-H₂O)及乙二醇-水(EG-H₂O)均相溶液中的光化学反应,分析了反应的机理,并基于Stern-Volmer方法测量了反应速率常数. 光解DQ体系可以生成³DQ^*,³DQ^*与Trp、Tyr发生的氢原子转移反应占主导地位. 对于DQ/Trp/MeCN-H₂O和DQ/Trp/EG-H₂O溶液,³DQ^*与Trp反应生成杜醌中性自由基DQH^·、以碳为中心的色氨酸中性自由基Trp^·/NH和以氮为中心的色氨酸中性自由基Trp/N^·. 对于DQ/Tyr/MeCN-H₂O和DQ/Tyr/EG-H₂O溶液,³DQ^*与Tyr反应生成DQH^·和酪氨酸中性自由基Tyr/O^·. ³DQ^*与Trp、Tyr的氢原子转移反应速率常数都在10⁹ L·mol^-1·s^-1量级,反应近似受扩散控制. MeCN/H₂O均相溶液中³DQ^*与Trp、Tyr的反应速率常数要明显高于EG/H₂O均相溶液中的反应速率常数,这与Stokes-Einstein方程定性一致.     

利用时间切片离子速度成像技术对AlO在193 nm的光解反应动力学研究

本文利用时间切片离子速度成像技术对AlO分子在193 nm下的光解反应动力学进行了研究. 实验通过产物Al⁺的离子速度和角度分布分析，发现了两个光解离反应通道，分别为中性AlO分子的单光子解离生成产物Al(²P_u)+O(³P_g)的通道，和AlO分子吸收两个光子电离产生AlO⁺进而解离生成产物为Al⁺(¹S_g)+O(³P_g)的反应通道. 每一个解离通道包括了AlO(v=0∽2)振动态的贡献，其中中性解离反应通道与离子解离反应通道相比，产物的各向异性参数对AlO的振动态依赖更大.     

J/ψ强子衰变过程的角分布螺旋度形式

本文给出了e⁺e^－→J/ψ→V+X,V→P₁P₂和e⁺e^－→J/ψ→V+X,X→P₄P₅过程的角分布螺旋度形式.为e⁺e^－实验数据分析提供了理论公式.     

二硫化碳分子在204 nm附近的光解离动力学研究：S(3PJ)+CS(X1Σ+)产物通道

本文用时间切片离子速度影像技术研究CS₂分子在204 nm附近的光解离动力学. 在201.36、203.10、204.85和206.61 nm这四个解离波长下,实验清楚地观测到S(³P_J)+CS(X¹Σ⁺)产物通道. 在实验获得的S(³P_J=2,1,0)影像中,对应的CS(X¹Σ⁺)产物的振动态结构得到了部分的分辨. 通过对影像的分析,还获得了解离的总平动能谱以及产物的各项异性参数. 实验观察到的相对小的各项异性参数表明产物更倾向于经历了间接的光解离过程. 这一通道的自旋－轨道禁阻特征也说明了非绝热效应在二硫化碳紫外光解离生成S(³P_J=2,1,0)+CS(X¹Σ⁺)的过程中发挥了重要作用.     

反应N(2D)+H2→NH+H和N(2D)+D2→ND+D的立体动力学理论研究.

基于Ho等人的精确势能面(J. Chem. Phys. 119, 3063(2003))研究,运用准经典轨线方法计算了21.3 kJ/mol碰撞能下反应N(²D)+H₂→NH+H和N(²D)+D₂→ND+D的产物与反应物之间的矢量相关．发现两个反应的产物角分布都是前向和后向呈现峰值分布,产物的转动角动量矢量j′不仅是取向的,而且是在y轴负方向上定向的．两个反应显示出的同位素效应主要归因于同位素质量的差别．     

在193 nm关于Si2分子的离子解离动力学的成像研究

在193 nm的单色激光实验中,本文利用时间切片离子速度成像技术,研究了经193 nm双光子电离得到的Si₂⁺的解离反应动力学过程. 根据实验得到的Si⁺离子的速度成像,观测到了两种离子直接解离通道：Si(³P_g)+Si⁺(²P_u)和Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 电子基态的Si₂分子处于v=0∽5的振动态上,其经过双光子电离后激发到Si₂⁺离子的多个电子激发态势能面,生成主要通道Si(³P_g)+Si⁺(²P_u),其中v=1的解离信号最强. 此外,由于势能曲线2²Π_g与3²Π_g相同对称性引起的避免性势能面交叉,生成次要反应通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u)的产物亦可以由生成的基态Si₂⁺(X⁴Σ_g^-)吸收一个193 nm光子后解离得到,其对应产物则具有更大的动能.     

H+Br2→HBr+Br反应的态-态量子动力学研究

H原子与卤素气体(F₂,Cl₂,Br₂)的反应是典型的轻-重-重原子-双原子反应. 对于研究化学激光的基本反应途径十分重要. 之前所有的实验结果都表明,H+Br₂→HBr+Br反应的势垒高度很小,甚至是负值. 本文基于11698个UCCSD(T)/CBS水平的从头算能量点,用FI-NN方法构建了HBr₂体系的精确全维全域势能面,还包括了Br原子²P_3/2轨道的自旋-轨道耦合. 势能面有一个下沉的势垒(-0.351 kcal/mol}),放热(ΔH₀=-41.265 kcal/mol) 和实验值吻合的很好,在这个势能面上应用含时波包方法计算了H+Br₂→HBr+Br反应的态-态积分和微分截面. 对初始基态反应,产物HBr(v′=2,3,4)态在所考虑的整个能量范围内占主导地位,说明HBr是振动态布居反转的. 温度300 K时,计算的产物振动分布在$v$$''$=3有最大值,在v′=0,1的分布可以忽略不计,这与Setser及合作者和Polanyi及合作者的实验结果相一致. 超过一半的总可用能量进入到产物的内部运动中,这其中大部分进入到振动中. 计算表明,反应物Br₂的初始转动激发对产物振转态分布和微分截面影响很小,而初始振动激发则有一定影响. 在低能区域,初始振动激发到v₀=5态很明显的增强了产物的振动激发. 在初始基态和初始转动激发态下,碰撞能量到0.5 eV的微分截面在后向达到峰值,但随着碰撞能量的增加,角分布的宽度显著增加. 对于初始振动激发态,产物微分截面的结构较为复杂,对高振动激发态产物有很强的前向散射峰.     

F+H2O/D2O→HF+OH反应的准经典轨迹研究：能垒、反应物转动激发和同位素取代的影响 (cited: 4)

在新构建的含旋轨耦合校正的FH₂O基态势能面上,采用准经典轨迹方法详细研究了F+H₂O/D₂O→HF/DF+OH/OD的反应动态学．氢和氘抽取反应经过较低的类反应物过渡态直接发生反应,生成振动激发的HF/DF和内能较低的OH/OD产物．由于新构建的势能面能垒较低,得到的积分反应截面与实验值吻合．但新势能面对产物态分布和模式选择性影响较小．理论计算结果显示H2O的转动态激发对反应有很强的促进作用,说明其与反应坐标耦合紧密．