He原子与O2分子相互作用势及碰撞微分截面的研究

本文用量子力学从头算方法深入研究了He原子与O2分子的相互作用势,选定CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd)方法和基组,同时采用了Boys和Bernardi提出的Full Couterpoise方法消除了计算中的基组重叠误差(BSSE),得出了该体系的各向异性相互作用势的单点能数据,通过拟合得到了较为准确的He-O2体系相互作用势的解析表达式.采用精确度较高的密耦(Close-Coupling)近似方法,计算了He-O2碰撞体系的碰撞激发微分截面,计算得到的微分截面数据与实验值符合较好,并得出了不同碰撞能量时He原子与O2分子的碰撞的微分截面的规律.     

He原子与N2分子相互作用势的理论研究

用量子力学从头算方法深入研究了He原子与N2分子的相互作用势,用不同的方法和基组计算了该体系的各项异性相互作用势的单点能数据,得出了空间势能面的分布情况,并选定CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd)方法和基组,同时采用了Boys和Bernardi提出的Full Couterpoise方法,消除了计算中的基组重叠误差,得出了较为准确的He-N2体系相互作用势的解析表达式.通过计算得到的微分截面与实验值符合较好,同时得出了不同碰撞能量时He原子与N2分子碰撞的微分截面的规律.     

He同位素原子与HBr分子碰撞的微分截面

基于作者构造的He-HBr体系的各向异性势,采用密耦方法计算了³He,⁴He,⁶He和⁷He与HBr分子在碰撞能量分别为40和75meV时的微分截面,详细讨论了入射氦同位素对微分截面的影响.结果表明：在相同碰撞能量时,随着同位素氦原子质量的增加,总微分截面在0° 时的角分布逐渐增大,同一级衍射振荡极小值位置逐渐向小散射角方向移动;弹性与总非弹性截面交界角逐渐减小,总非弹性截面逐渐增加.碰撞能量越低,入射同位素He原子的 关键词： 同位素效应 微分截面 各向异性势 He-HBr体系     

低能He原子与Li_2分子碰撞散射截面理论计算

利用Fuchs势模型和密耦方法对He-Li2碰撞体系低能散射截面进行理论计算,研究了He-Li2碰撞体系的散射总截面随能量的变化、微分截面随角度的变化、分波截面随总角动量的变化以及与入射能量之间的关系,并总结了量子效应随入射能量的变化规律.     

He原子与HI分子碰撞截面的密耦计算

基于发展的分子间相互作用势, 采用密耦方法计算了入射能量从1到140?meV范围内He原子与HI分子碰撞的微分截面、分波截面和积分截面.通过与He-HX（X=F,Cl,Br）体系分波截面的比较, 印证了He-HI体系相互作用势以及密耦计算结果的可靠性.结果表明：小角散射的概率大于大角散射的概率;碰撞能量越高,散射概率就越小, 尾部效应也越弱.总积分截面主要来自弹性碰撞的贡献;非弹性积分截面以00→01和00→02跃迁的贡献为主,其中00→02跃迁的贡献最大. 关键词： 碰撞截面 密耦计算 HI-He体系     

He-BH碰撞体系微分截面的理论计算

用公认精确的密耦近似方法计算了入射能量从25至150 meV时,He原子与基态BH分子碰撞的弹性微分截面、非弹性微分截面和总微分截面,进一步讨论了微分截面的变化趋势及特征.计算结果表明：He-BH碰撞体系的总微分截面具有原子与双原子分子散射的一般规律和特征;随着入射能量的增加,低转动激发态-态微分截面在大角区的散射振荡现象会更加明显. 关键词： He-BH复合物 相互作用势 密耦近似 微分截面     

Ne原子与HF分子碰撞振转激发分波截面的研究

采用单双取代并加入三重激发项校正的二次组态相互作用QCISD(T)方法, 以及aug-cc-pVTZ基组对Ne-HF分子间相互作用势进行了计算, 并考虑了Boys和Bernardi提出的均衡法, 在计算的基础上消除基组重叠误差. 计算得到了11个方向的Ne-HF碰撞系统的相互作用势能点数据, 使用Huxley势函数对数据点进行非线性最小二乘法拟合, 计算了各向异性势的径向系数V₀, V₁, V₂, V₃等, 其函数形式能够很好地描述Ne原子与HF分子碰撞系统的势能面; 采用密耦近似计算得到了Ne原子与HF分子碰撞系统不同能量下的总截面、 弹性分波截面和非弹性分波截面. 关键词： He-HF 碰撞 相互作用势 密耦近似     

Ne-HCl相互作用势及微分散射截面的研究

使用Huxley解析势能函数拟合在CCSD(T)/aug-cc-pV5Z-33211理论水平下精确计算的相互作用能数据,得到了Ne-HCl复合物的相互作用势.在此基础上,我们首次完成了入射能量分别为40,60,75和100 meV时,Ne-HCl碰撞微分散射截面的密耦计算,并获得了总微分截面、弹性微分截面和转动激发微分截面随散射角变化的趋势.我们希望计算结果能对Ne-HCl散射的实验和理论研究提供参考信息.     

电子氢原子碰撞电离能量微分截面和总截面的理论计算

利用扭曲波玻恩交换（ＤＷＢＥ）近似方法对电子－氢原子碰撞电离截面进行了计算，计算所得总截面和能量微分截面均与最新的实验结果进行了比较，比较结果显示本计算与实验有较好的符合。还给出了能量微分截面的高斯拟合公式，文中对实验与理论计算存在的一些差距进行了讨论。 关键词：     

慢电子与H2O分子弹性碰撞截面的计算

我们用H_2O分子的单中心类氖波函数推导了投射电子与H_2O分子之间相互作用势的解析表达式,其中包含了投射电子与H_2O分子间的静电库仑相互作用、极化作用及交换作用。我们应用上述解析表达式计算了投射电子在H_2O分子场中运动的畸变波函数、分波相移(l≤5)分波截面、总截面,动量转移截面及微分散射截面。     

过氧硝酸分解势能面的理论研究

使用密度泛函理论B3LYP/6-311+ G(2d,2p)研究了过氧硝酸的最低能量结构．采用耦合簇方法CCSD(T)/aug-cc-pVDZ首次分别扫描了过氧硝酸沿氧-氮和氧-氧键的分解势能面．计算结果表明在氧-氮势能面上,当O3—N4键长是2.82 ?时,对应的疏松过渡态的能垒是25.6 kcal/mol;在氧$-$氧键的势能面上,当O2—O3键长是2.35 ?时,对应的疏松过渡态的能垒是37.4 kcal/mol．这表明过氧硝酸更容易分解为HO₂和NO₂．     

He-O2转动激发截面的理论计算

用公认精确的密耦(Close-Coupling)方法、采用两种不同的相互作用势 计算了He-O2碰撞的态-态转动激发截面(E=26.8 meV),通过系统研究和计算发现： 低能散射时,He-O2碰撞的弹性散射主要发生在小角部分,而非弹性转动激发主要发生在 大角部分。研究表明：转动激发截面对势能表面的方向性和散射角都非常敏感。     

硝基甲烷异构化反应势能面的ab initio研究

在B3LYP/ 6 311++G(2d ,2p)水平上 ,优化得到硝基甲烷CH3 NO2 的 10种异构体和 2 3个异构化反应过渡态 ,并用G2MP2方法进行了单点能计算 .根据计算得到的G2MP2相对能量 ,探讨了CH3 NO2 势能面上异构化反应的微观机理 .研究表明 ,反应初始阶段的CH3 NO2 异构化过程具有较高的能垒 ,其中CH3 NO2 的两个主要异构化反应通道 ,即CH3 NO2 →CH3 ONO和CH3 NO2 →CH2 N(O)OH的活化能分别为 2 70 .3和 2 6 7.8kJ/mol,均高于CH3 NO2的C -N键离解能 .因而 ,从动力学角度考虑 ,CH3 NO2 的异构化反应较为不利 .     

Be-CO体系的相互作用势和光谱预测

采用单双迭代（包括非迭代三重激发）耦合簇CCSD （T）理论方法和大基组,计算Be-CO体系的相互作用势,得到该体系势能面的解析表达.发现在R_e=8.29a₀和θ_e=115.42°处存在的一个全局极小势阱,阱深-69.21 cm^-1,势能面呈现较弱的各项异性.根据势能面,计算了体系的束缚态能级和其光谱常数.     

分级构建势能面中低级别势能面精度

通过构建一系列H3体系的UHF(UCCSD(T)、DFT-B3LYP、UMP2)/vtz和UCCSD(T)/avqz级别的势能面,研究了分级构建方案中低级别势能面对最终势能面精度的影响. 基于这些势能面计算得到的H+H₂反应的总反应几率表明,UCCSD(T)/avqz势能面的精度与著名的BKMP2势能面非常接近,得到的势垒略微偏高. 作为对比,尽管低级别理论(UHF、UMP2、DFT-B3LYP)加上vtz基组在复杂体系中得到了广泛地应用,但是它们对这个最简单的反应只能提供一个定性的描述. 另一方面,尽管这些理论不能准确描述这个反应,但是可以应用它们来得到分级构建中的低级别势能面,从而建立精度级别为UCCSD(T)/avqz的势能面,使得所需要的UCCSD(T)/avqz能量的数目大大减少.     

丁酮异构化的势能面分析

用密度泛函理论计算研究了丁酮异构化的势能面. 通过IRC方法确定了丁酮异构化的6个主要反应路径,相应的产物分别为1-丁烯-2-醇、2-丁烯-2-醇、丁醛或1-丁烯-1-醇、丙烯基甲醚、甲基烯丙基醚和乙烯基乙醚. 其中3个路径经过环氧丁烷,表明环氧丁烷是丁酮异构化过程中重要的中间产物. 计算得到的反应物和产物的垂直电离能与现有的实验值吻合得很好. 通过过渡态的相对能量和高能垒的数目比较,认为最可行的丁酮异构化反应路径是丁酮→1-丁烯-2-醇→2-丁烯-2-醇.     

电位平均SERS技术研究二巯基嘧啶与银电极的作用

采用电位平均表面增强拉曼散射(PASERS)新方法研究二巯基嘧啶(2MP)在不同电极电位下与银电极的作用,PASERS 谱的获得是在快速调制两个电极电位的同时记录 SERS 谱。研究表明2MP在—1.1V 以正的电极电位下,通过硫原子以竖立方式作用于银电极表面,在—1.1V 以负的电位下发生电化学还原反应。     

大气中硫酸生成反应势能面的量子化学研究

A new potential energy surface (PES) for the atmospheric formation of sulfuric acid from OH+SO₂ is investigated using density functional theory and high-level ab initio molecular orbital theory. A pathway focused on the new PES assumes the reaction to take place between the radical complex SO₃·HO₂ and H₂O. The unusual stability of SO₃·HO₂ is the principal basis of the new pathway, which has the same final outcome as the current reaction mechanism in the literature but it avoids the production and complete release of SO₃. The entire reaction pathway is composed of three consecutive elementary steps:(1) HOSO₂+O₂→SO₃·HO₂, (2) SO₃·HO₂+H₂O→SO₃·H₂O·HO₂, (3) SO₃·H₂O·HO₂→H₂SO₄+HO₂. All three steps have small energy barriers, under 10 kcal/mol, and are exothermic, and the new pathway is therefore favorable both kinetically and thermodynamically. As a key step of the reactions, step (3), HO₂ serves as a bridge molecule for low-barrier hydrogen transfer in the hydrolysis of SO₃. Two significant atmospheric implications are expected from the present study. First, SO₃ is not released from the oxidation of SO₂ by OH radical in the atmosphere. Second, the conversion of SO₂ into sulfuric acid is weakly dependent on the humidity of air.     

Determination of a Potential Energy Surface for CO2 Using Generalized Internal Vibrational Coordinates

A potential energy surface for CO2 is determined from experimental data using generalized internal vibrational coordinates. These coordinates are defined as two arbitrary distances and the angle between them and depend on two external parameters, which can be properly optimized. An optimal generalized internal coordinate system is obtained for CO2 by minimizing unconverged vibrational energies with respect to the external parameters. The optimal coordinates are shown to be superior to previously derived normal hyperspherical coordinates for this molecule. A nonlinear least-squares fit of the potential energy surface of CO2 to observed vibrational frequencies is made by using the optimal internal coordinates and fully variational calculations. The potential function is represented by a fourth-order Morse-cosine expansion and its quality is checked by computing highly excited vibrational transition frequencies which were not included in the fit. Copyright 1999 Academic Press.