以交叉分子束及时间切片离子速度成像法研究产物成对相关讯息

研发了一种新颖的实验方法 ,用以在交叉分子束条件下测量双分子反应产物的成对相关 (paircorrela tion)讯息 .作为尝试 ,首先选取了F +CD4/CHD3 /CH4反应体系 .结合时间切片离子速度成像与交叉分子束技术 ,可直接测得产物态分辨且成对相关的角分布 .已研究了产物成对相关的几个方面 ,阐释了碰撞能效应 .测量表明 ,产物角分布对HF/DF产物振动态有极强的相关性 ,同时对甲基产物的振动态也有不可忽视的相关性 .在低碰撞能时 ,在F +CH4多原子反应中 ,首度发现了反应动态共振的证据 .     

F+H2化学反应中的Feshbach共振之研究

化学反应共振态研究是化学动力学研究的重要前沿课题,对于理解基元化学反应的机理有重要的意义.本文中介绍了最近在这一研究方向的重大进展.通过对F＋H2化学反应的全量子态分辨的分子束反应散射实验研究,观测到了F＋H2中反应中明显的反应共振现象.通过高精度的全量子散射动力学研究,发现这一共振现象是由两个Feshbach共振态所引起的,而且这两个Feshbach共振态之间在前向散射有明显的量子干涉效应.这项研究工作使得我们对这一重要基元反应中的化学反应共振态研究向前迈进了一大步。     

Ni+与CH3CH2CH2NH2反应机理的理论研究

用密度泛函方法在UB3LYP/6-311G++(d,p)理论水平上研究了Ni+在基态与CH3CH2CH2NH2的反应机理,全参数优化了[Ni,C3,N,H9]+基态势能面上各驻点的几何构型,并用频率分析方法和内禀反应坐标（IRC）方法对过渡态进行了验证。结果表明第一过渡金属离子Ni+与CH3CH2CH2NH2的反应为插入-消去机理,并计算找到了基态下该反应的最有利通道。     

红外激光场诱发下的多原子分子离解反应模型

本文在以前工作的基础上,继续讨论了多原子分子在红外激光场作用下产生多光子离解的机制,得到了分子各个振动模之间的非线性耦合方程组,以SF₆分子为例,数值计算了模-模间的能量转移时间、费密共振作用、各个模被激光场激发的程度,最后联系到单分子反应的模型,讨论了多原子分子的离解速率,基本上得到了与实验现象一致的结果。 关键词：     

Resonance-mediated chemical reaction: F+HD-->HF+D

Conclusive evidence is presented for the existence of a reactive resonance in the F+HD reaction. In a molecular beam experiment, the resonance appears in the integral cross section as a distinct steplike feature, while in the differential cross section it is manifested as sharply varying forward-backward peaks in the product distribution. A detailed analysis of the quantum dynamics establishes that a reactive resonance localized in the transition-state region is responsible for these remarkable observations. At collision energies below 1 kcal/mol, the reaction proceeds almost exclusively through resonant tunneling with very little contribution from the more conventional direct mechanism.     

甲基乙基亚硫酸与亚氨基负离子多组分反应及机理的理论研究

采用分子动力学方法研究了一系列同比例(5:5,10:10,20:20,50:50)和不同比例(20:30,20:40,20:50和30:20,40:20,50:20)的亚氨基负离子与甲基乙基亚硫酸的反应显示,有较多的亚氨基转化为氨气,同时甲基乙基亚硫酸分解为甲醇、乙醇和一些小的碳化合物等物质.通过密度泛函的B3lyp和Bhandhlyp两种方法,在6-311++G(3df, 3pd)水平下对其反应机理进行研究表明,此反应为多通道多步骤的反应体系,无论主反应还是次反应均为放热反应,其中生成产物为P1(CH₃OSO₂~-+NH₃+C₂H₄),P2(CH₃OSO₂~-+NH₂CH₂CH₃),P3(CH₂O+SO₂+NH₃+C₂H₅~-)的路径为最佳反应通道,而生成P4...     

四氯化碳费米共振的拉曼光谱研究

费米共振现象是一种广泛存在于分子振动光谱中的现象,特别是结构比较复杂的多原子分子.在多原子分子中当振动倍频或组合频位于某一基频附近,由于发生振动耦合,会出现两个新峰,峰的位置向两侧发生移动,二者谱线强度发生变化,把这种现象称为费米共振.费米共振现象不仅存在于红外光谱中,也存在于拉曼光谱中.文章中测量了CCl4的拉曼光谱,利用所得到的谱线峰位和用Originpro7.5软件程序获得积分强度,用费米共振的相关理论计算了C-Cl的a1对称伸缩振动频率v1与C-Cl2的f对称弯曲振动频率v4的组合频(v1 v4)与(某一未知基频)C-Cl的f对称伸缩振动频率v03的费米共振特征参数,进而计算出了耦合系数W和这一未知基频v03.该文对理解费米共振,了解分子振动频率,研究分子结构有很重要的参考价值.     

Cold Reactive Collisions between laser-cooled ions and velocity-selected neutral molecules

We report a new experimental method to study reactive ion-molecule collisions at very low temperatures. A source of laser-cooled ions in a linear Paul trap has been combined with a quadrupole-guide velocity selector to investigate the reaction of Ca+ with CH3F at collision energies E[over](coll)/k(B)> or =1 K with single-particle sensitivity. The technique represents a general approach to study reactive collisions between ions and polar molecules over a wide temperature range down to the cold regime.     

多原子体系X和甲烷反应动力学的标杆性研究

最近随着精细实验技术和先进理论计算方法的发展,化学反应动力学领域己达到可以在理论-实验上对A+BC经典体系进行定量比较的程度.而随着反应体系变得越来越大,自由度的增加导致实验计算复杂程度呈几何性增长.不过,多原子反应体系的多面性也为观察许多新的化学机理和新现象提供了可能性,这是一片充满机遇之地,在过去的15年里,本人在原子与分子科学研究所的实验室深入研究了甲烷+X(X:F,Cl,O(~3P)和OH)等的反应动力学.这些努力使甲烷+X所示复杂反应体系成为反应动力学领域的新参照体系.本文将揭示之前介绍的一些关键概念和方法背后的研究思路,以及如何从某些意外发现引到了其他未知领域的研究过程.这些发现不仅丰富了在最基础的水平上对特定反应的理解,启迪了理论发展,也塑造了思考方式,为未来探索多原子反应性多方面性质的不同方面奠定了基础.     

CH3CHF2与VO2+的反应机理

采用密度泛函方法在B3LYP/ 6-311G (2d, p)水平上研究了CH3CHF2与VO2+反应生成CH2=CF2 (H2消除反应), CH2=CHF(HF消除反应)和CH3CFO的机理。计算结果表明以上三种反应中,H2消除反应最容易发生。计算结果证明了相邻碳原子上的氢原子有利于C-F键的断裂。     

CH3CHF2与VO2+的反应机理

采用密度泛函方法在B3LYP/ 6-311G (2d, p)水平上研究了CH3CHF2与VO2+反应生成CH2=CF2 (H2消除反应), CH2=CHF(HF消除反应)和CH3CFO的机理。计算结果表明以上三种反应中,H2消除反应最容易发生。计算结果证明了相邻碳原子上的氢原子有利于C-F键的断裂。     

Intense interactions of molecules with a short-wavelength electromagnetic radiation field: I. The fundamentals of the nonadiabatic theory

The intense interactions between short-wavelength (SW) electromagnetic radiation with a wavelength λ ≥ 1 Å and intensity up to 10¹⁴ W/cm² and simple and polyatomic molecules are studied with the coherent excitations of high-lying Rydberg and autoionizing states taken into account. The Hamiltonian of a system “molecule + SW radiation” is obtained by using the methods of quantum electrodynamics. Conditions for the applicability of the dipole approximation to describe the interactions of molecules with radiation of the UV, VUV, XUV, and soft X-ray range are found. The fundamentals of the theory of resonance scattering of SW radiation from diatomic, triatomic, and symmetric-and asymmetric-top polyatomic molecules are outlined.     

Imaging the isotope effects in the ground state reaction of Cl CH4 and CD4

The ground state reactions of Cl + CH4 and CD4 were studied in a crossed-beam experiment, in which the ground state methyl products were probed using a time-sliced velocity imaging technique. By taking the images over the energy range of chemical significance - from reaction threshold to about 10 kcal/mol, the reactive excitation functions as well as the dependences of product angular distributions and of the energy disposals on initial collision energies were obtained. Comparing the dynamical attributes of the two isotopic reactions revealed an interesting isotope effect in product angular distributions. The previous reduced-dimensional quantum scattering calculations of Yu and Nyman appear to reproduce this isotope effect rather well. Yet, a physical understanding of its origin awaits further theoretical investigations.     

RRKM理论研究N(4S)+CH2X(X=F,Cl)的反应通道

采用RRKM理论和疏松过渡态模型计算了N(4S) +CH2 X(X =F ,Cl)反应的微正则速率常数和通道分支比 .计算结果表明 ,在较低的内能下 (E =2 80 .2 9kJ/mol) ,N(4S) +CH2 F的主要产物为NCHF +H ,占总产物的5 9.2 % ,次要产物为H2 CN +F ,占 37.4 % .而N(4S) +CH2 Cl反应在E =2 6 7.78kJ/mol时 ,主要产物是H2 CN +Cl,占 90 .3% ,NCHCl+H只占 9.0 % .在内能较高的时候 (取E =5 0 0 .0 0kJ/mol) ,N(4S) +CH2 F的主要通道并未变化 ,而N(4S) +CH2 Cl的主要通道变为NCHCl+H ,比例为 5 1.5 % ,H2 CN +Cl的比例降到 4 0 .4 % .     

Positron annihilation in molecules by capture into vibrational Feshbach resonances of infrared-active modes

Enhanced positron annihilation on polyatomic molecules is a long-standing and complex problem. We report the results of calculations of resonant positron annihilation on methyl halides. A free parameter of our theory is the positron binding energy. A comparison with energy-resolved annihilation rates measured for CH3F, CH3Cl, and CH3Br [L. D. Barnes, Phys. Rev. A 74, 012706 (2006)10.1103/PhysRevA.74.012706] shows good agreement and yields estimates of the binding energies.     

丁酮分子的多光子电离-离解机理

研究了丁酮分子经(n0,3d)共振的多光子电离-离解机理(MPID).多光子电离-飞行时间质谱测得的主要离子产物是C2H3O+和CH3CH+2,C2H3O+的强度为CH3CH+2的2～5倍,还有少量C2H+2,C2H+3和CH+3离子,未见到母体离子.主要离子产物的分质量多光了电离谱结构相似,而各离子产物的光强指数不同.实验结果说明丁酮分子的多光子电离-离解机理符合母体离子阶梯模型,文中用梯开关模型对主要产物离子的产生机理进行了解释.     

CH3与NO2的反应

用时间分辨傅立叶红外光谱法和量子化学计算，研究了CH3自由基与NO2的基元反应．由248 nm激光光解CH3Br或CH3I得到CH3自由基．首次观测到了振动激发的产物OH、HNO和CO2．另一产物NO也被证实．由此确定了反应通道CH3O+NO，CH2NO+OH 和HNO+H2CO．其中CH3O+NO是主要的反应通道．还用CCSD(T)/6-311++G(df,p)//MP2/6-311G(d,p)的方法对上述通道的机理在理论上做了研究．理论计算的结果与实验观察相符．     

Sympathetic cooling of polyatomic molecules with S-state atoms in a magnetic trap

We present a rigorous theoretical study of low-temperature collisions of polyatomic molecular radicals with (1)S(0) atoms in the presence of an external magnetic field. Accurate quantum scattering calculations based on ab initio and scaled interaction potentials show that collision-induced spin relaxation of the prototypical organic molecule CH(2)(X(3)B(1)) (methylene) and nine other triatomic radicals in cold (3)He gas occurs at a slow rate, demonstrating that cryogenic buffer-gas cooling and magnetic trapping of these molecules is feasible with current technology. Our calculations further suggest that it may be possible to create ultracold gases of polyatomic molecules by sympathetic cooling with alkaline-earth atoms in a magnetic trap.     

D+CD4→CD3+D2反应的四维量子散射计算

运用约化维数量子动力学理论，利用含时波包法，对反应D+CD₄→CD_{3+D2进行了四维量子散射计算.将反应多原子CD4看作双原子D—CD 3，反应D+CD4→CD3+D2看作单原子-双原 子反应，把体系的反应简化为四维散射问题. 波函数的传播采用分裂算符法，为避免格点边界处含时波函数的边界反射，采用了光学吸收 势法，在格点边界处引入光学势，消除边界反射.根据CD4分子的C3v对称性， 选取了Jordan和Gilbert提出的半经验势能面.计算结果表明，反应概率随平动能的变化图像 ，呈现出显著的量子共振特性，这是很多提取反应的共同特征.而不同振动态下的反应概率 随平动能的变化表明，随振动量子数的增大，反应概率有明显提高，且反应阈能明显降低， 这说明反应分子的振动能对分子的碰撞反应有重要贡献.而对基态和第一振动激发态时散射 截面的计算，也证明了这一结论.同时，还分别通过计算量子数j，k，m对反应概率的影响， 对该反应的空间取向效应进行了研究，并与H+CH4→CH3+H2反应进行了比较. 关键词： 含时波包 量子散射 反应概率}     

一些含-CH2CH2N(CH3或C2H5)2基团的药物对辐照红细胞膜中硫代巴比妥酸反应物及超弱化学发光强度的影响

用硫代巴比妥酸反应的荧光分析法和超微弱发光法检测了十种含—CH_2CH_2N(CH_3或C_2H_5).基团的临床应用药物对辐照膜脂过氧化的影响,结果表明绝大多数被试药物有较强的抗膜脂过氧化作用.此外,黄嘌吟-黄嘌吟氧化酶系统的实验表明部分被试药物具有较强的减少O_2的能力.对药物结构与其抗膜脂过氧化效率之间的关系进行了初步探讨,结果提示:具有多元环及一正电中心的—CH_2CH_2N(CH_3或C_2H_5)_2化合物可能多为膜脂过氧化的抑制物.