势垒高度对Cl+H2(D2)反应的影响

使用三维含时波包方法在两个势能面上研究了Cl+H2(D2)反应．所使用的两个势能面都是从CW(Capecchi和Wener)势能面得到的，第一个是CW势能面的基态面加自旋轨道耦合修正，第二个是CW势能面的基态面没有自旋轨道耦合修正．在这两个势能面上得到了碰撞能从0.1到1.4 eV的积分截面以及反应几率．对于Cl与D2反应，考虑自旋轨道耦合后由于势垒高度的增加反应截面向高能处有一个平移，但Cl与H2反应在低能处的反应活性反而增大了，原因是虽然自旋轨道耦合效应增加了势垒高度，同时减小了势垒宽度，隧道效应更加明显，而隧道效应在低能处起着比较重要的作用，所以反应活性比较大．当碰撞能大于0.7 eV时，没有考虑自旋轨道耦合时势垒高度较低，因而反应活性较大．     

Ce∶YIG自旋轨道耦合对磁光效应的影响

计算了Ce∶YIG中Ce3+离子自旋轨道耦合对磁光效应的影响,计算结果表明,Ce3+离子基态的自旋轨道耦合对磁光效应有很大影响,Faraday旋转与λf(基态的自旋轨道耦合系数与其正常值的比值)不是线性关系,在λf约为03时,Faraday旋转有明显的峰值,激发态的自旋轨道耦合对磁光效应影响很小. 关键词：     

Cl(~2P)+D_2→DCl+D反应中波恩-奥本海默近似有效性的交叉分子束研究（英文）

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(2~P_(3/2))和Cl~*(~2P_(1/2))]与D_2的反应.虽然自旋轨道激发态反应Cl~*(~2P_(1/2))+D_2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~*+D_2.随着碰撞能的提高,自旋轨道基态反应Cl+D_2的反应性增加明显要比自旋轨道激发态反应Cl~*+D_2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~*+D_2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+D_2占主导地位.Cl/Cl~*+D_2反应中B-O近似有效性的特征与共同位素反应Cl/Cl~*+H_2是一致的.     

自旋-轨道耦合对磁性绝缘体磁光Kerr效应的影响

采用单原子能级跃迁模型,导出在同时考虑自旋交换劈裂和自旋轨道耦合时磁光Kerr旋转的微观表达式,并就四能级跃迁情况,研究了磁光效应随原子基态及激发态能级自旋轨道耦合常数的变化规律.结果表明:磁光Kerr旋转角与自旋轨道耦合劈裂能量不成正比;单原子能级自旋轨道耦合常数为正或中间激发态自旋轨道耦合常数为负时,有利于提高磁光Kerr旋转. 关键词： 磁光Kerr效应 自旋轨道耦合 线性响应核 劈裂     

耦合量子点中空穴基态反键态特性研究

本文采用六带K·P理论计算了耦合量子点在不同耦合距离下空穴基态特性, 探讨了轻重空穴及轨道自旋相互作用对耦合量子点空穴基态反成键态特性的影响. 在考虑多带耦合的情况下, 耦合量子点随着耦合强度的变化, 价带基态能级和激发态能级发生反交叉现象. 同时, 随着耦合距离的增加, 量子点基态轻重空穴波函数的比重发生变化,导致量子点空穴基态波函数从成键态反转成为反成键态. 同时研究发现, 因空穴基态及激发态波函数特性的转变, 电子、空穴的基态及激发态波函数的叠加强度发生的明显变化. 关键词： 耦合量子点 反键态 多带理论 自旋轨道耦合     

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.     

LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量方法和群的理论构造了三角对称晶场中3d5组态离子的252阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵,利用该矩阵计算了LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂、晶体结构、Jahn-Teller(J-T)效应,其理论计算值与实验值相符合,并研究了自旋四重态、自旋二重态分别对基态能级的影响,证明了自旋四重态对基态能级的贡献是主要的,自旋二重态对基态能级的贡献虽很小,但却是不可忽略的.在此基础上,进一步研究了自旋-轨道耦合作用、自旋-自旋耦合作用对LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道耦合作用是最主要的,自旋-自旋耦合作用也是不可忽略的. 研究表明,该种物质的四重态光谱结构中含有J-T效应. 其产生原因是自旋-轨道耦合及三角畸变的共同作用的结果,两者缺一不可.     

H+D2O→HD+OD反应的微分截面:一种全维态-态量子动力学计算

用含时波包方法计算得到H+D₂O→HD+OD反应的第一个初始基态,第一对称（100）和反对称（001）伸缩振动激发态的全维态-态微分截面.计算的三个初始态的微分截面在低碰撞能量下都是很强的后向散射.随着碰撞能量的增加,微分截面越来越宽,伴随着峰的位置逐渐向小角度移动,与标题反应是一个通过抽取机理的直接反应相一致.发现（100）和（001）态不只有几乎完全相同的积分截面,还有基本相同的微分截面-在相同的总能量下和基态反应也接近.反应产生的OD只有很小一部分在v=1态上,其分布几率和基态与振动激发态的相对几率相似,从而证实了Zare等人的实验结果和局域模式图像.另外让人意想不到的是,在相同的总能量下,伸缩激发抑制了产物HD的转动激发.     

简谐+四次势中自旋轨道耦合旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构

研究了囚禁于简谐+四次势中具有自旋轨道耦合相互作用的旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构; 考虑了自旋轨道耦合相互作用和旋转对基态结构的影响; 结果发现在自旋轨道耦合相互作用与旋转共同作用下, 系统呈现出丰富且新奇的基态结构, 如条形、双排和蛇皮花斑状等.     

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.     

耦合锗量子点中空穴态对称特性研究

分别采用单带重空穴近似和六带Kronig-Penney模型, 对垂直耦合锗量子点在不同耦合距离下的空穴态特性进行了计算, 并探讨了自旋-轨道的相互作用对空穴态对称性的影响. 计算结果表明: 多带耦合的框架下, 随着量子点垂直间距的增大, 空穴基态从成键态转变为反键态, 而且价带基态能级和第一激发态能级发生反交叉现象, 这与单带模型下得到的相应结果存在较大差异. 通过分析六带模型计算得到的成、反键态波函数, 轻、重空穴态和自旋-轨道分裂态对特征空穴态波函数的贡献比例随着量子点垂直间距的增大发生了转变, 并最终导致量子点空穴基态波函数由成键态转变为反键态. 关键词： 耦合量子点 空穴态 成健态-反健态 自旋-轨道     

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.     

低能O3+与H2碰撞电子俘获过程中靶的同位素效应研究

利用全量子的分子轨道强耦合方法,我们研究了基态的O3 (2s22p2P)与氚分子和氢分子碰撞的电荷转移过程,计算了方位角为45°,能量分别为0.1eV/u,1.0eV/u,100eV/u,500eV/u的单电子俘获的振动分辨的态选择截面及总截面.分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元.对体系的电子运动同H2(T2)或H2 (T2 )的转动和振动之间的耦合,根据能量的不同,分别采用了无限阶的冲量近似或振动冲量近似.结果发现,低能O3 与H2碰撞电子俘获过程中靶的同位素效应显著:对不同的同位素靶,单电子俘获的总截面以及振动分辨态选择截面的分布明显不同;入射离子能量越低,同位素效应越显著.     

Fe_2P_2S_6晶体基态能级的精细结构及其Jahn-Teller效应的研究

在弱场图像下,利用Racah不可约张量算符方法得到了三角对称3d4/3d6电子组态的完整的哈密顿矩阵。研究了Fe2P2S6晶体中Fe2+的基态能级和晶体结构,考虑了自旋-轨道耦合与自旋-自旋耦合对基态能级的影响,对Fe2P2S6晶体基态能级和电子顺磁共振的零场分裂进行了计算。计算结果与实验值符合得较好。基于此计算结果,对基态能级和零场分裂中的自旋-轨道耦合、自旋-自旋耦合以及3 L低自旋态进行了更深入的研究,并对Fe2P2S6晶体的Jahn-Teller效应进行了研究。     

LiNbO3∶Fe3+晶体的光谱精细结构、零场分裂参量及Jahn-Teller效应

应用不可约张量方法和群的理论构造了三角对称晶场中3d⁵组态离子的252阶可完全对角化的微扰哈密顿矩阵，利用该矩阵计算了LiNbO₃∶Fe³⁺晶体的光谱精细结构、零场分裂、晶体结构、Jahn-Teller(J-T)效应，其理论计算值与实验值相符合，并研究了自旋四重态、自旋二重态分别对基态能级的影响，证明了自旋四重态对基态能级的贡献是主要的，自旋二重态对基态能级的贡献虽很小，但却是不可忽略的.在此基础上,进一步研究了自旋-轨道耦合作用、自旋-自旋耦合作用对LiNbO₃∶Fe³⁺晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响，发现自旋-轨道耦合作用是最主要的，自旋-自旋耦合作用也是不可忽略的. 研究表明，该种物质的四重态光谱结构中含有J-T效应. 其产生原因是自旋-轨道耦合及三角畸变的共同作用的结果，两者缺一不可.     

O3+与H2碰撞中非解离电荷转移过程的全量子计算

应用全量子的分子轨道强耦合方法,研究了基态的O3 (2s22p 2P)与氢分子碰撞的非解离电荷转移过程,计算了不同方位角(25°,45°,89°),能量分别为100,500,1000和5000eV/u时的单电子俘获的振动分辨的态选择截面及相应的微分截面.分子轨道强耦合计算中采用了自旋耦合价带理论计算的三原子分子势能面和径向耦合矩阵元.对氢分子的自身转动,采用无限阶的冲量近似方法;对体系的电子运动同H2或H 2的振动之间的耦合,采用了振动冲量近似.结果发现,对不同的入射能量,振动态选择截面随振动量子数的分布发生了一定的改变;不同入射能量和不同方位角的振动态分辨的微分截面具有类似的结构,在极小的散射角附近出现一个最大值平台,然后散射截面随着散射角的增大而减小,并出现大量的震荡结构,其中第一个震荡结构对应的散射角位置随入射能量Ep以E-1/2p的标度规律变化;微分截面的结构和大小对H2方位角α的变化敏感,这种性质为H2取向的诊断提供了一种可能的途径.     

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.     

Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级分裂及Jahn-Teller效应*

构造了3d3/3d7离子在三角对称晶场中考虑自旋-轨道相互作用,自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用的120阶微扰哈密顿矩阵.利用完全对角化该矩阵的方法计算了Cr3+∶MgAl2O4晶体的基态能级、零场分裂参量,理论计算值与实验值相符合.定量研究了自旋二重态对基态能级的贡献,证明该贡献是不可忽略的.定量研究了自旋-轨道相互作用、自旋-自旋相互作用和自旋-其它轨道相互作用对Cr3+∶MgAl2O4晶体的光谱精细结构和零场分裂参量的影响,发现自旋-轨道和自旋-自旋相互作用对基态能级和零场分裂参量的影响的程度和方式是不同的,自旋-其它轨道相互作用的影响也是不可忽略的.通过理论计算值和实验值的比较,证实了在Cr3+∶MgAl2O4晶体中Jahn-Teller效应的存在,解释了该晶体的光谱精细结构的成因.     

周期莫尔晶格中里德伯缀饰玻色气体的基态结构

里德伯缀饰和自旋轨道耦合的实验实现极大地拓宽了冷原子作为量子模拟平台的研究视野.本文研究了莫尔晶格中里德伯缀饰自旋轨道耦合玻色气体的基态结构,探索了非局域里德伯相互作用和自旋轨道耦合强度对该系统基态的影响.研究发现,当出现非局域里德伯相互作用时,系统不再具有平移对称性,倾向于形成更多更规则的周期性结构;当存在自旋轨道耦合相互作用时,系统的基态在此周期性结构的基础上,将呈现出更加丰富的内部结构.     

基于组态相互作用方法对AuB分子低激发态电子结构和光学跃迁性质的研究

因为AuB分子的电子态信息缺乏相关实验测量,本文采用高精度的组态相互作用方法开展对AuB分子激发态电子结构的研究,计算得到12个Λ-S态的势能曲线.基于势能曲线,束缚态的光谱常数通过数值求解薛定谔方程获得.计算还包括部分低激发态的偶极矩,展示了分子不同电子态的电荷分布信息.在计算中也考虑了自旋轨道耦合效应对电子态的影响.其中能量最低的4个Λ-S态之间的自旋轨道耦合矩阵元,因为自旋轨道耦合的影响,这4个Λ-S态会劈裂为12个Ω态.由于自旋轨道耦合矩阵元并没有交叉现象,所以这4个Λ-S态不存在预解离的情况.本文最后计算得到Ω基态A¹Π₁和第一激发态X¹Σ₀₊的光学跃迁矩阵元等信息,分析Franck-Condon因子和辐射寿命,发现AuB分子中该光吸收模式被激光冷却的可能性较小.本文数据集可在https://www.doi.org/10.57760/sciencedb.j00213.00009中访问获取.