icMRCI+Q理论研究BF~+离子电子态的光谱性质和预解离机理

采用考虑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-ccpV5Z和aug-cc-pV6Z,计算了BF+离子前两个离解极限B~+(~1S_g)+(~2P_u)和B+(~3P_u)+F(~2P_u)对应的14个Λ-S态(X~2Σ~+,1~2Π,2~2Π,2~2Σ~+,1~4Σ~+,1~4△,1~4Σ~-,1~2△,1~2Σ~-,3~2Σ~+,1~4Π,2~4Π,2~4Σ~+和3~2Π)和30个Ω态的势能曲线.在势能曲线的计算中,考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别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12个A-S态和28个Ω态的光谱常数,并且X~2Σ~+态的光谱常数与已有的实验结果符合.此外,计算了BF分子X~1Σ~+态到BF+离子X~2Σ~+,1~2Π和2~2Σ~+态的垂直电离势和绝热电离势,并且BF~+(X~2Σ~+)←BF(X~1Σ~+)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果非常符合.由X~2Σ~+,2~2Π,1~4Σ~+,3~2Σ~+和3~2Π态和其他的激发A-S态势能曲线的交叉现象,借助于计算的旋轨耦合矩阵元,首次分析了X~2Σ~+和3~2Π态的预解离机理以及2~2Π(v′≥9),1~4Σ~+(v′≥4)和3~2Σ~+(v′≥4)的振动能级受到其他电子态的微扰.计算了30个Ω态离解极限处的相对能量,并且与实验结果十分符合.最后计算了2~2Π(v′=0—9)—X~2Σ~+,2~2Σ~+(v′=0—2)—X~2Σ~+,(3)1/2—(1)1/2~(势阱一)和(2)3/2(v′=0—9)—(1)1/2~(势阱一)跃迁的Franck-Condon因子、爱因斯坦自发辐射系数和辐射寿命.     

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.     

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.     

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.     

羟基自由基双光子激发解离动力学（英文）

本文利用高里德堡态氢原子飞行时间探测技术,研究了羟基自由基的双光子激发解离动力学.H(~2S)+O(~1D)和H(~2S)+O(~1S)解离通道是山于羟基在经山A~2∑~+(v'=2,J'=0.5-2.5)中间态通过双光子激发最终到排斥性的激发态势能曲线2~2Π和B~2∑~+上产生.这两种解离通道产物都具有各向异性的角向分布,其中H(~2S)+O(~1D)产物角分布异向因子β为-0.97,H(~2S)+O(~1S)产物角分布异向因子β为1.97.各向异性的角向分布与OH自由基在排斥性的激发态势能曲线上直接解离机理相吻合.此实验观测到羟基自山基的解离能为35580±15cm~(-1).     

CS_2~+经由~2Σ_u~+←~2Π_(g,3/2)跃迁的[1+1]光倒空和光碎片激发谱(英文)

用483.2nm的电离激光使CS2分子经由[3+1]REMPI制备出CS2+(X~2Πg,3/2)后,在270~285nm扫描解离激光获得了CS2+经由~B2Σu+←X~2Πg,3/2跃迁的光倒空和光碎片激发谱,由此给出了CS2+~B2Σu+电子态的振动频率ν1=613cm-1和2ν2=707cm-1.分析表明,正是CS2+的[1+1]双光子光激发解离过程导致了母体离子CS2+的光倒空和光解离成碎片离子CS+和S+,该过程中光碎片离子的分支比CS+/S+大约为3.     

碰撞诱导振动能量转移：Cs2[B1∏u(v′=5)]+ N2→Cs2[B1∏u(v′=4，6)]+ N2

利用激光诱导荧光方法研究了Cs_2B~1Π_u[(v′=5)]与N2的碰撞能量转移.脉冲激光激发Cs_2基态至B~1Π_u[(v′=5)]态,池温保持在410 K,N_2气压在1.5×10~2 Pa～2.5×10~3 Pa之间变化.荧光中含有直接荧光和碰撞转移荧光成分,记录直接荧光B~1Πu(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间分辨强度.从荧光强度的对数值给出的直线斜率得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的有效寿命,由Stern-Volmer方程,得到B~1Π_u(v′=5)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的辐射寿命为(45±9)ns.B~1Π_u(v′=5)态与N_2碰撞的猝灭总截面为(9.8±1.5)×10~(-15)cm~2.用类似的方法得到B~1Π_u(v′=4,6)能级的辐射寿命.在不同的N_2气压下,测量B~1Π_u(v′=5,4,6)→Χ~1∑~+_g(v″=0)的时间积分荧光强度,首次得到v′=5→v′=4及v′=5→v′=6的碰撞转移截面分别为(3.9±0.8)×10~(-15) cm~2和(4.1±0.8)×10~(-15)cm~2.     

OCS分子在128nm附近的光解动力学研究:S(~3P_(J=2,1,0))、S(~1D_2)以及S(~1S_0)产物通道（英文）

本文利用时间切片离子成像技术对OCS分子进行了真空紫外波段的光解动力学研究.在四个光解光波长(从129.32到126.08 nm)下测量了硫原子解离产物S(~3P_J=2,1,0)、S(~1D_2)、S(_1S_0)的速度影像,并从中清晰地发现了四个主要的解离产物通道:S(~3P_(J=2,1,0))+CO(X~1∑~+),S(~3P_(J=2,1,0))+CO(A~3Π),S(~1D_2)+CO(X~1∑~+)和S(~1S_0)+CO(X~1∑~+).在实验影像中,产物CO分子的部分振动态结构能够得到分辨.实验还获取解离产物总平动能谱,产物分支比和角分布.对实验结果进行分析显示除绝热解离通道S(~3P_(J=2,1,0))+CO(A~3Π)之外,在共他三个产物通道中非绝热效应都起到非常重要的作用.     

icMRCI+Q理论研究Cl_2~+离子 X~2Π_g和A~2Π_u态的光谱性质

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-cc-pV6Z计算了Cl_2~+离子X~2Π_g和A~2Π_u态及其它们所产生的4个Ω态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正.基于得到的势能曲线,获得了X~2Π_g、A~2Π_u态和4个Ω态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果非常符合.分析表明首次报道的A~2Π_(u,1/2)态的光谱常数以及X~2Π_g, A~2Π_u, A~2Π_(u,3/2)和A~2Π_(u,1/2)态的振动能级也应是可靠的.     

基于3~3Σ_1~+共振耦合态制备超冷基态~(85)Rb~(133)Cs分子的实验研究

本文3~3Σ_1~+以为中间激发态,通过扫描光缔合光的频率得到了3~3Σ_1~+的不同振动态光谱。研究发现利用短程光缔合制备的超冷基态~(85)Rb~(133)Cs分子产率在3~3Σ_1~+(v=3)处较其他振动态更大,3~3Σ_1~+(v=3)转动常数较邻近的振动态有明显变化且与2~3Π_(0-)(v=14)的能量接近,这些特征显示了这两个振动态的共振耦合特性。优化光缔合光的功率和光电离光的能量后,我们得到X~1Σ~+(v=0)最低振动态超冷~(85)Rb~(133)Cs分子的产率为1.5×10~4/s。在考虑了分子波函数的宇称和跃迁选择定则后,我们发现3~3Σ_1~+(v=3,J=1)存在单步自发辐射制备超冷基态~(85)Rb~(133)Cs分子的通道,采用该通道可实现原子-分子相干转移直接制备超冷基态分子。     

二甲基硫分子的共振增强多光子电离解离过程的实验研究

本文报道了在280~286.5 nm区域内,通过共振增强多光子电离-时间飞行质谱和质量选择光电离激发谱对二甲基硫分子的光电离和光解离通道进行了研究.实验结果表明,在280~286.5 nm区域内,二甲基硫分子以母体分子的电离通道为主,即首先电离生成母体离子然后母体离子再解离生成碎片离子.     

HF~+离子在旋轨耦合作用下电子态的特性

采用多组态准简并微扰理论对旋轨耦合作用下HF+离子的基态X2Πi和第一激发态A2Σ+的性质进行了研究,得到了电子态X2Π3/2和2Π1/2的垂直跃迁能v[2Π1/2(v=0)→X2Π3/2(v=0)]=285.176 cm-1,以及电子态X2Π3/2和2Π1/2的势能曲线;采用Murrell-Sorbie函数和最小二乘法拟合得到了这两个分裂电子态的解析势能函数;并在此基础上推导出了电子态X2Π3/2,2Π1/2和A2Σ+的光谱常数,而且首次给出了分裂电子态X2Π3/2和2Π1/2的解析势能函数和光谱数据.     

CS21B2(1Σ+u)态预离解产物CS的振转布居研究

用一束波长为 2 10 .2 7nm的激光将CS2 分子激发至预离解态1B2 (1Σ+ u) ,用另一束激光通过激光诱导荧光 (LIF)方法检测碎片CS ,在 2 5 0 .5～ 2 86 .5nm获得了CS碎片A1Π←X1Σ+ 振转分辨的激发谱 .通过对光谱强度的分析 ,获得了CS碎片v″ =0～ 8的振动布居和v″=1,4～ 8振动态的转动布居 .结果发现 ,碎片CS的振动布居呈双模结构 ,分别对应于CS2 分子1B2 (1Σ+ u)态的两个解离通道 ,即CS(X1Σ+ ,v″=0～ 9) +S(3 PJ)和CS(X1Σ+ ,v″ =0～ 1)+S(1B2 ) .由此得到两个解离通道的分支比S(3 PJ) :S(1B2 )为 5 .6± 1.2 .与前人 193nm处的研究结果相比 ,2 10 .2 7nm激发更有利于S(3 PJ)通道的生成 .此外 ,实验还发现CS的转动布居不满足热平衡分布 ,为两个Boltzmann分布的合成     

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.     

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.     

使用时间切片离子速度成像技术研究CF_2Cl_2光解动力学（英文）

本文使用时间切片离子速度成像技术结合共振增强多光子电离技术研究了CF_2Cl_2分子在235 nm附近的光解动力学.通过测量CF_2Cl_2分子在235 nm附近单光子解离产生的氯原子影像,直接得到了解离产物的速度分布和角分布.激发态氯原子的速度分布包含高动能组分和低动能组分,分别对应~3Q_0电子态的直接解离和由于内转换引起的基态预解离.基态氯原子的速度分布也包含高动能组分和低动能组分,分别对应~3Q_0与~1Q_1电子态的预解离和由于内转换引起的基态预解离.自由基解离通道被确认,二次解离通道和三体解离通道被排除.     

410～355 nm内四甲基硅的多光子解离和电离研究

利用平行板电极装置研究了四甲基硅在410～378 nm内的MPI光谱;利用TOF质谱仪研究了该分子在402～371 nm内若干个波长点处的TOF质谱;利用四极质谱装置研究了它在355 nm处的MPI质谱.测得了355 nm下Si(CH3)+n(n=1,2,3,4)及Si+的激光光强指数,以及其信号强度占总信号强度的分支比随光强的变化关系.据此,讨论了该分子MPI过程的可能通道,得出了Si+主要来自于母体分子的多光子解离-硅原子的电离、Si(CH3)+n(n=1,2,3)主要来自于Si(CH3)n(n=1,2,3)的自电离、Si(CH3)+4来自于母体分子的(3+1)电离的结论.     

icMRCI+Q理论研究CF离子12个-S态和23个?态的光谱性质

采用考虑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-ccpV5Z和aug-cc-pV6Z计算了CF~+离子第一离解极限C~+(~2p_u)+F(~2P_u)对应的12个∧-S态(X~l∑~+,a~3∏,1~3∑~+,1~3Δ,1~1∑~-,1~1∑~-,1~3∑~-,2~1∑~+,1~1∏,2~3∏,2~1∏和2~3∑~+)所产生的23个Ω态的势能曲线.计算中考虑了旋轨耦合效应、核价相关和标量相对论修正以及将参考能和相关能分别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9个∧-S态和16个Ω态的光谱常数,并且X~1∑~+,a~3∏~(势阱一)∧-S态的光谱常数与已有的实验结果非常符合.此外,计算了CF自由基X~2∏态到CF~+离子束缚和准束缚的9个∧-S态的垂直电离势和绝热电离势,并且CF~+(X~1∑~+)←CF(X~2∏)和CF~+(a~3∏(势阱一))←CF(X~2∏)的垂直电离势和绝热电离势与相应的实验结果也非常符合.由a~3∏,1~1∏态和其他激发∧-S态势能曲线的交叉现象,借助于计算的旋轨耦合矩阵元,分析了a~3∏~(势阱一),1~1∏~(势阱一)和2~1∑~+态的预解离机理.计算的23个Ω态离解极限处的相对能量与实验结果十分吻合.最后计算了(2)0+~(势阱一)(v'=0-5),(1)1~(势阱一)(v'=0-5)和(2)1~(势阱一)(v'=0)到X0~+态跃迁的Franck-Condon因子和辐射寿命.     

异氰酸分子NH(a~1△)+CO(X~1∑~+)通道在193 nm的离子成像光解动力学研究（英文）

利用时间切片离子速度成像技术在193 nm研究了异氰酸分子(HNCO)的光解动力学.NH(α~1△)产物通过共振增强多光子电离的方法进行了探测.对NH(α~1△)产物的振动基态和激发态(v=0和1)进行了影像探测.从NH(α~1△)的影像可以发现对于大部分的~1NH(v|j)产物,CO的振动分布是反转的.各向异性的角分布表明N-C键的断裂是个快速的解离过程.CO(v)的转动分布展现了明显的双峰现象,这一双峰现象应为HNCO经S_1电子态的两种解离途径所致.     

三价羰基硫离子(OCS3+)二体解离过程模拟研究

基于Gaussian量子化学模拟软件采用不同基组(6-31G^**和TZVP)下的B3LYP方法对基态三价羰基硫离子(OCS³⁺)的势能曲线进行分析,得到了三价羰基硫离子可能的解离通道.当固定C—O键长为OCS分子的构型键长时(2.1a.u.),通过模拟基态OCS³⁺离子沿着C—S键断裂的势能曲线,发现沿着C—S键的势能曲线是一个具有小势垒的排斥态;相反,当固定C—S键长为OCS分子的构型键长时(2.9a.u.),基态OCS³⁺离子沿着C—O键的势能曲线是一个势垒较大的排斥态,根据弗兰克-康登原理可知,基态OCS³⁺离子倾向于以断裂C—S键的方式进行解离.通过搜索基态OCS³⁺离子过渡态、IRC路径分析进一步确定了基态OCS³⁺离子具体的解离通道：OCS³⁺→CO⁺+S²⁺.最后通过对反应物和产物的Mulliken电荷分布和键长的分析,得到与前面一致的结论.