铈原子基态的理论研究

在有心力场近似和组态相互作用理论框架下,通过对电子波函数、各壳 层上电子的束缚能、半径、总束缚能的分析和计算,研究了Ce原子的可能的基组态及其基态 时的原子态。研究结果表明：基组态为4f5d,基态原子态为1G4。     

自旋轨道耦合Su-Schrieffer-Heeger原子链系统的电子输运特性

在Su-Schrieffer-Heeger (SSH)原子链中,电子在胞内和胞间的跳跃依赖于其自旋时,即SSH原子链存在自旋轨道耦合作用时,存在不同缠绕数的非平庸拓扑边缘态.如何探测自旋轨道耦合SSH原子链不同缠绕数的边缘态是一个重要问题.本文在紧束缚近似下研究了自旋轨道耦合SSH原子链的非平庸拓扑边缘态性质及其零能附近的电子输运特性.研究发现四重和二重简并边缘态的缠绕数分别为2和1;并且仅当源极入射电子的自旋被极化(铁磁电极)时,自旋轨道耦合SSH原子链在零能附近的电子输运特性才能反映其边缘态的能谱特性.尤其是,随着自旋轨道耦合SSH原子链与左、右导线之间的耦合强度由弱到强改变,对于缠绕数为2的四重简并边缘态,入射电子在零能附近的透射峰数目将从4个变为0;而对于缠绕数为1的二重简并边缘态情形,其透射峰数目将从2个变为0.因此,在源极为铁磁电极的情形下,通过观察自旋轨道耦合SSH原子链在零能附近电子共振透射峰的数目随着其与左、右导线之间耦合强度的变化,来探测其不同缠绕数的边缘态.上述结果为基于电子输运特性探测自旋轨道耦合SSH原子链不同拓扑性质的边缘态提供了一种可选择的理论方案.     

第一性原理对SinMg(n=1-12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对 团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明： 团簇的基态绝大多数为立体结构. 时,体系的基态为自旋三重度, 时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从 原子向 原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大 而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

类Li和类Be等电子序列离子基组态能量的Z相关修正

在相对论多体微扰理论和屏蔽理论的基础上,本文提出了一种计算等电子序列离子基组态能量的新方法,通过引入一个与核电荷数Z相关的能量修正函数γ(Z)来考虑由于忽略能量的高阶项对原子体系基组态能量的影响。在对类Li(Z=3～50)和类Be(Z=4～50)等电子序列离子的基组态能量所进行的理论计算研究结果表明,Z相关能量修正对于原子体系基组态能量的准确计算是有效的。     

第一性原理对Si_nMg(n=1～12)团簇结构、稳定性与电子性质的研究

运用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311G基组水平上对SinMg(n=1～12)团簇进行了构型优化、频率分析与电子性质计算.同时讨论了团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、自然电子布居、极化率.研究结果表明:SinMg(n=1～12)团簇的基态绝大多数为立体结构.n=1时,体系的基态为自旋三重度,n≥2时,则为单重态.镁原子的掺入使得主团簇的电子性质发生了明显的变化,掺杂使体系的平均结合能降低,能隙减小,化学硬度减小,电子亲和能增大.电子总是从Mg原子向Si原子转移.团簇中原子之间的成键相互作用随n的增大而增强,团簇的电子结构随n的增大而趋于紧凑.     

量子点-Su-Schrieffer-Heeger原子链系统的电子输运特性

Su-Schrieffer-Heeger(SSH)原子链是典型的具有拓扑边缘态的一维系统,并且已在光子和冷原子系统中实验实现.本文在紧束缚近似下,利用传输矩阵方法研究了量子点-SSH原子链系统的电子输运特性,这里,量子点的作用是调节SSH原子链与电极的隧穿耦合强度.当量子点与SSH原子链弱耦合时,量子点-SSH原子链系统的四重简并边缘态对应SSH原子链存在边缘态的情形,而其二重简并边缘态对应SSH原子链不存在边缘态的情形;当量子点与SSH原子链强耦合时,其边缘态仅在胞内跳跃振幅大于胞间跳跃振幅情形下存在,此时,SSH原子链不存在边缘态.尤其是,当量子点-SSH原子链系统与外加电极之间为强隧穿耦合时,其边缘态的电子共振透射峰的个数将减少2,例如:对于四重简并的边缘态,即SSH原子链存在边缘态的情形,其电子共振透射峰的个数将变为2;而对于二重简并的边缘态,即SSH原子链不存在边缘态的情形,其电子的共振透射峰将消失.因而,可以通过调节量子点与SSH原子链、外加电极之间的隧穿耦合强度,观察边缘态电子共振透射峰的个数变化情况来判断SSH原子链是否处于非平庸拓扑态.     

Eu原子4f~76snlRydberg态的研究

利用三步双色共振激发技术和三步三色孤立实激发技术,系统地研究了铕原子在42250—44510 cm~(-1)能域内的光谱特性,提供了该能域内56个束缚高激发态的光谱信息.为了能确定这些态的光谱归属,进行了两方面的探索:第一,观察能否利用孤立实激发技术,把处于这些态上的铕原子进一步共振激发到自电离态,从而推断这些态属于单电子激发的束缚Rydberg态还是属于双电子激发的价态,并对Rydberg态的电子组态进行了光谱确认;第二,通过计算这些态相对于各个电离阈的量子亏损并观察它们分别收敛于哪个电离阈,以便获取其主量子数的信息.最后,设计并采用了三种不同的激发路径,分别将原子布居到同一高激发能域并探测它们在该能域的光电离光谱.通过比较这些光谱的异同并结合上述激发路径所对应的跃迁选择定则,便可惟一地确定这些高激发态的总角动量.研究发现:所探测到的高激发束缚态只有三个属于单电子激发的束缚Rydberg态,其余都是价态.本文确定了这三个Rydberg态的电子组态和原子状态.     

屏蔽理论对LiⅠ等电子序列离子基组态能量的计算方法研究

在屏蔽理论和多体微扰理论的基础上,文中提出了一种新的计算等电子序列离子基组态能量的方法,用该方法和作者设计的FORTRAN程序,计算了LiⅠ等电子序列离子 (3≤Z≤20)基组态能量,计算结果与已有实验结果十分接近,表明该方法对低Z原子体系基组态能量的计算是可行的.     

Alq3/ITO结构的表面和界面电子状态的XPS研究

用传统的真空蒸镀法制备了Alq3/ITO样品,并用X光电子能谱（XPS）研究了Alq3/ITO紧密接触的表面和界面电子化学状态。对Alq3/ITO样品的表面分析表明,在Alq3分子中,Al原子的束缚能（Eb)为70．7eV和75．1eV,分别对应于Al(0)和Al(Ⅲ）态;C原子的束缚能为285．8eV、286．3eV和286．8eV,分别对应于C－C、C－O和C－N键;N原子的主峰位于401．0eV,对应于C－N＝C键;而O原子主要与H原子成键,其束缚能为532．8eV。为了研究Alq3/ITO的界面电子状态,我们用氩离子束对样品表面进行了溅射剥蚀,当溅射时间分别为30,35,45分种时进行XPS采谱分析。结果表明,随着氩离子束溅射时间增长,Al2p、Cls、Nls、Ols、In3d5/2和Sn3d5/2峰都向低束缚能方向有微小移动,且Al2p、Cls和Nls峰变弱,这是受ITO中扩散进入Alq3层的O、In和Sn原子的影响所致。     

NO在Ni_xAg_y(x+y=13)团簇表面吸附分解的第一性原理研究

基于第一性原理计算方法,对Ni_xAg_y(x+y=13)团簇的几何结构进行优化后,研究了NO在此类团簇表面不同位置的吸附分解行为,讨论了团簇的束缚能、束缚能的二阶差分、能隙以及吸附前后键长、吸附能、NO分波态密度的变化情况.结果表明,团簇对称性随着Ni的占比变化而变化,稳定性随Ni占比增加而增强,束缚能的二阶差分随着Ni原子的增多呈现奇偶震荡性,NO@Ni_xAg_y(x+y=13)团簇表面吸附行为主要为化学吸附,吸附后N-O键长的变化在0.028?～0.092?之间.对团簇吸附NO的态密度分析发现,吸附后NO的2π*轨道失去电子,1π轨道得到电子,从而导致吸附能的变化.     

Bond length variation within electronic configurations of diatomic molecules

The relative magnitudes of bond lengths within a given electronic configuration of a diatomic molecule are found to depend on the nature of the main bonding orbital involved. It is proposed that, subject to certain restrictions, the bond length decreases with the energy of the state if the main bonding orbital is an outer orbital (as in the ground configuration of O₂) but increases with decreasing energy if the main bonding orbital is an inner orbital (as in singly excited H₂).     

Large scale multi-configuration Hartree-Fock calculation of the hyperfine structure of the ground state of vanadium

The hyperfine structure of the ground state of vanadium, ⁵¹VI, is calculated in the nonrelativistic framework of the multi-configuration Hartree-Fock approximation. A configuration state function limiting algorithm is used to make the calculations feasible and to study the influence of core, valence and core-valence correlations in detail. The obtained configuration state function space captures the most important orbital correlations within 2%. Further correlations are included through configuration interaction calculation. The atomic state functions are used to evaluate the magnetic dipole hyperfine factor A and the electric quadrupole factor B. It turns out that the ab initio calculation can not capture the core polarization of the 2s shell. It introduces an error that is higher than the Hartree-Fock approximation. However, the detailed correlations being observed suggest the introduction of a wrong correlation orbital due to the algorithm being used. Neglecting this orbital leads to good agreement with 2% deviation from the experimental values for the A factors.     

KCrF3中的轨道有序及其成因

强关联体系中的轨道有序及其成因一直是凝聚态物理研究的热点问题.轨道有序对于巨磁阻和 超导材料的研究有非常重要的地位.利用第一性原理计算研究了KCrF₃的四方相和立方相中的轨道有序 及其成因.在四方相中, GGA和GGA+U两种方法计算结果都表明其基态是A型反铁磁和G型轨道有序. 对于立方结构, GGA方法得出铁磁半金属态是基态,而GGA+U(U_eff = 3.0 eV)得到的基态是A型 反铁磁绝缘体. 光电导测量是少数能从实验上观察到轨道有序的方法之一,因此计算了其光电导,并结合投影态密度讨论 了KCrF₃中的轨道有序.最后找到了其轨道有序的成因:电子强关联效应,而非电-声子相互作用是其 轨道 有序的物理根源.     

Photoexcitation of K-shell and L-shell hollow beryllium

We have observed K-shell and L-shell hollow beryllium atoms (2s(2)2p3s and 1s3s(2)3p) created by photoexcitation using synchrotron radiation. Resonance shapes were fitted to the Fano profile and the parameters were deduced. A Dirac-Fock calculation was performed to identify the configuration of the peaks and to predict other hollow atomic peaks. The results of the calculation were in good agreement with the experimental data. The comparison of the transition strength has revealed that the three-electron photoexcitation to the 1s3s(2)3p configuration is stronger than the two-electron photoexcitation to the 2s(2)2p3s configuration. This is attributed to the large overlap between the 2s orbital of the ground state (1s(2)2s(2)) with the orbital of the L-shell hollow state (1s3s(2)3p).     

Shape coexistence in theN=59 isotone97Sr

Experimental evidence for shape coexistence in the N=59 isotone⁹⁷Sr is presented. The ground state and the lowest excited levels are confirmed to be spherical. At 585.1 keV, a K=3/2 rotational band built on the v[422 3/2] Nilsson configuration has been identified. Nilsson orbital assignments for three further levels of deformed origin are proposed. The results are compared to RPA shell-model predictions.     

Magnetic hyperfine anomaly in muonic193Ir

The nuclear decay of the 5/2⁺ 139 keV state to the 3/2⁺ ground state was observed in muonic¹⁹³Ir. The hyperfine splitting of the 3/2⁺ state and 5/2⁺ state was determined to be 640±100 eV and 1280±160 eV, respectively. The ground state splitting is about twice that of a point nucleus, an anomaly never observed this large. This is mainly due to the different radial distribution of spin and orbital magnetization of a d_3/2 proton configuration for which these contributions nearly cancel to zero in the magnetic moment. But calculations including configuration mixing and coupling to a vibrating or a deformed core show deviations. The groundstate anomaly is in line with that observed by the Mössbauer technique.     

奇A核101Pd和101Ru的负宇称带能谱研究

将具有正宇称的gds组态空间扩大到包含具有负宇称的1h11/2轨道,采用修正的表面δ相互作用(MSDI)对101Pd和101Ru两个奇A核进行了形变HF计算,得到了基态和一些激发态的解.同时,还用近似角动量投影形变Hartree Fock(PDHF)方法对101Pd和101Ru进行了能谱计算,得到其正、负宇称带的解,计算结果与实验谱基本一致. Using modified delta interaction, enlarging the gds configuration space to include the 1h_11/2 orbital with negative parity, the deformed Hartree Fock calculations for both nuclei: 101Pd and 101Ru are performed. Their ground state and some excited configurations are obtained. The approximate angular momentum projected deform Hartree Fock (PDHF) method is also applied to nuclei 101Pd and 101Ru, and both of their positive and negative parity bands are obtained...     

不同位置取代的三氰基乙烯基蒽的含时密度泛函研究

运用密度泛函理论(DFT)RB3LYP方法和ab initio HF单激发态相互作用(CIS)法分别优化了2-三氰基乙烯基蒽(2-TCVA)和9-三氰基乙烯基蒽(9-TCVA)分子的基态及最低激发单重态几何结构.系统分析了前线分子轨道特征,并探索了电子跃迁机理.应用含时密度泛函理论计算了分子的电子光谱,计算结果与实验值符合得较好.     

Electronic transport spectroscopy of carbon nanotubes in a magnetic field

We report magnetic field spectroscopy measurements in carbon nanotube quantum dots exhibiting fourfold shell structure in the energy level spectrum. The magnetic field induces a large splitting between the two orbital states of each shell, demonstrating their opposite magnetic moment and determining transitions in the spin and orbital configuration of the quantum dot ground state. We use inelastic cotunneling spectroscopy to accurately resolve the spin and orbital contributions to the magnetic moment. A small coupling is found between orbitals with opposite magnetic moment leading to anticrossing behavior at zero field.