二氧化碳分子的电子贴附解离

本文综述了我们在二氧化碳分子电子贴附解离动力学实验研究方面的进展. 首先,介绍电子贴附解离基本概念并列举二氧化碳研究已有的结果. 其次,研制相关仪器,特别是近两年来发展的高分辨装置. 再次,利用上述装置,我们系统开展了二氧化碳电子贴附解离动力学实验研究,并与他人的研究进行了分析比较. 最后,对火星原地制氧和二氧化碳催化转化等方面的潜在应用进行讨论并展望.     

BrCN分子的电子碰撞离子对解离

离子对解离是一类重要的分子过程,常发生于分子被激发到超激发态. 与光激发的离子对解离实验研究不同,电子碰撞的相关过程研究尚存在实验挑战,特别是在测定其阈值方面. 本文报道了相关的利用单色化电子碰撞分子的实验研究进展. 以BrCN→Br^-+CN⁺离子对解离为例,根据CN⁺离子出现能测定其解离阈值为13.78 eV,同时在16.09 eV获得了CN⁺离子的时间切片速度影像且显示出动量分布的各向异性.     

气相中苯胺分子—分子反应产物的串联质谱研究

用碰撞诱导解离技术研究了苯胺离子－分子反应产物ｍ／ｚ１８７、１８６和１８５离子及其子离子ｍ／ｚ１７０和１６９的碎裂反应特性，由质子化联苯胺和质子化对－氨基联苯及质子化二苯胺的碰撞诱导解离谱，发现由ｍ／ｚ１８７离子生成的ｍ／ｚ１７０离子具有联苯的结构；由ｍ／ｚ１８６离子生成的ｍ／ｚ１６９离子也具有联苯的结构；ｍ／ｚ１８７、１８６和１８５离子不具有联苯胺的结构，在碎裂反应中具有络合物结构。     

NO^＋离子解离复合反应的激波管研究

在激波管上用反射激波加热气体使之变化,绾炎以强稀疏波快速冷却,造成电离非平衡状态,构成一种新的电离复合动力学实验研究方法。测定了温度在３１００－３７００Ｋ范围内ＮＯ＾＋离子与电子的解离复合速度常数：ｋ＾＋ｒ＝５．５×１０＾１７Ｔ＾－．５２ｃｍ＾３ｍｏｌ＾－１ｓ＾－１。     

N2H4和He（2^3S）,Ne（^3P0,2）的解离激发反应

本文利用分子束和化学发光技术，在单次碰撞条件下，首次研究了Ｎ２Ｈ４与亚稳态原子Ｈｅ（２＾３Ｓ），Ｎｅ（＾３Ｐ０，２）的解离激发反应，探测到反应的激发态产物ＮＨ（Ａ＾３Π）的化学发光。Ｎ２Ｈ４与Ｈｅ（２＾３Ｓ）的解离激发反应还探测到ＮＨ（ｃ＾１Π）的化学发光。同样条件下，Ｎ２Ｈ４与Ａｒ（＾３Ｐ０，２）作用没有观察到ＮＨ（Ａ，ｃ）的发光光谱。利用计算机模拟化学发光光谱，求得激发态产物ＮＨ（Ａ＾３Π）和     

双原子分子在啁啾激光作用下的经典解离

采用辛算法及经典理论方法,计算了HF分子在啁啾激光作用下的经典解离,讨论了解离几率随激光强度的变化,以及在相同激光强度下,选取不同的振动态作为初始态时解离几率的变化.     

空间波函数的对称性对氦原子双光子双电离过程中电子关联的影响

通过数值求解含时薛定谔方程,研究了氦原子具有对称空间波函数的1s2s 1S态和具有反对称空间波函数的1s2s 3S态分别作为初态的双光子双电离过程. 结果表明,对于初态为单重态1s2s 1S的双光子双电离过程,两个电离电子的能量分布随激光脉冲持续时间的增加呈现由单峰到双峰的变化,这里的单峰和双峰分别意味着两个电离电子主要携带相等和不等的能量;然而对于初态为三重态1s2s 3S的双光子双电离过程,两个电离电子的能量分布随激光脉冲持续时间的增加总是保持双峰结构. 这些结果表明当原子的初态处于反对称空间波函数时,两电子的空间密度分布具有较少的重叠,从而导致电子在超短激光脉冲中电离时电子关联能无法平均分配.     

分子超激发态的理论研究：F2分子离子对解离效率谱的标识及强度

在量子数亏损理论框架下,应用多重散射自洽场方法和含时波包演化法研究了F₂分子经过超激发态发生离子对解离产生的F^-离子产生效率谱.根据我们的计算,可以给出清楚的标识,并且对实验谱的相对强度可以给出初步说明. 关键词： 量子数亏损理论 超激发态 离子对解离     

尾流效应对快速双原子分子离子在固体中电荷态及分子轴取向的影响

研究了快速双原子分子离子在固体中穿行时,尾流效应对各离子电荷态以及库仑爆炸过程的影响.借助于线性介电响应理论和局域介电函数,离子之间的动力学相互作用势可以表示成对称的屏蔽库仑势和非对称的尾势.通过对分子离子上所有束缚电子的总能量进行变分和求解单个离子的运动方程,自洽地确定出分子离子中每个离子的电荷态.数值结果表明,由于尾流效应的影响,在初始穿行阶段,分子离子中导航离子的电荷数随穿行深度的增加而单调递增,而尾随离子的电荷数则随穿行深度的增加而振荡.但当穿行深度很大时,两个离子的电荷数都趋于具有相同速度的孤立离子的电荷数.此外,还发现分子轴的取向朝入射速度方向偏转.     

ThO+/0/-2不同电荷态对N2O氧化CO反应的影响

本文采用密度泛函理论,对ThO^+/0/-₂团簇参与CO与N₂O间氧化还原反应(CO+N₂O→CO₂+N₂)的机理展开研究,探讨钍氧团簇所带的电荷对该反应的影响.研究表明：ThO^+/0/-₂在反应中主要起传输氧原子的作用,其中ThO⁺₂与CO的反应以及ThO^+/0/-与N₂O的反应都为热力学上的放热反应,而ThO^0/-₂与CO的反应为热力学上的吸热反应.随着电荷态的改变,ThO^+/0/-₂与CO反应的总能垒(E_b)与总驱动力(-ΔG)有较大差异.因此,通过改变ThO₂的电荷态能调节其对CO/N₂O反应的催化活性,综合考虑,ThO⁺₂对...     

介观电化学反应的随机热力学

In this work, we discussed the stochastic thermodynamics of mesoscopic electron transfer reactions between ions and electrodes. With a relationship between the reaction rate constant and the electrode potential, we find that the heat dissipation βq equals to the dynamic irreversibility of the reaction system minus an internal entropy change term. The total entropy change Δs_t is defined as the summation of the system entropy change Δs and the heat dissipation βq such that Δs_t=Δs+βq. Even though the heat dissipation depends linearly on the electrode potential, the total entropy change is found to satisfy the fluctuation theorem <(e)^-Δs_t>=1, and hence a second law-like inequality reads <Δs_t>≥0. Our study provides a practical methodology for the stochastic thermodynamics of electrochemical reactions, which may find applications in biochemical and electrochemical reaction systems.     

溶液中金纳米棒形成过程的光谱动力学分析

通过动态光谱跟踪溶液中金纳米棒的尺度和长径比(AR)的变化,成功地获取粒子的生长过程的动态数据. 该过程分为两步：种子快速形成棒状粒子;棒状粒子在一定AR下的生长. 通过分析体系中的一价金、金粒子和抗坏血酸之间的电荷转移过程,建立了金纳米棒生长过程的电荷转移模型,并很好地解释了动态光谱的实验数据.     

激光作用下甲醇团簇多光子电离质谱研究

YAG脉冲激光的三倍频输出(355 nm)3光子共振电离由脉冲分子束超声膨胀产生的甲醇团簇,观测到质子化的团簇离子序列(CH3OH)nH (n=1~15),其中n=1~3的团簇离子强度明显大于其他尺寸的团簇离子,而n>3的强度随n的增大依次减小,且这种强度分布特征与电离激光相对于脉冲分子束的延时无关,同时对团簇离子的产生受实验条件的影响作了探讨。结合密度泛函密度泛函理论中的B3LYP杂化方法加6-31G 基组水平上的计算,推测了质子化甲醇离子的结构及稳定性,并讨论了甲醇团簇电离后的质子转移反应生成质子化团簇的机理。而对于另一个水合质子化团簇序列H (H2O)(CH3OH)n,由于溶剂化的影响只在较大尺寸时才出现。     

Neutralization of Li ions scattered by the Cu (1 0 0) and (1 1 1) surfaces: A localized picture of the atom-surface interaction

Large and face dependent neutral fractions have been found recently in the scattering of Li⁺ by Cu(1 0 0) and Cu(1 1 1) surfaces. These results for high work function surfaces are unexpected within the ‘traditional’ picture of a Li⁺ ion departing from a jellium surface model. In the present work the Li⁺/Cu(1 0 0) and Li⁺/Cu(1 1 1) interacting systems are described by a previously developed bond-pair model based on the localized interactions between the projectile ion and the atoms of the surface, and on the extended features of the electronic band structure through the surface local density of states. By only including the resonant neutralization to the Li atom ground state we explained the face and energy dependences of the measured neutral fractions for large outgoing energy values. We found that the downward shift of the Li ionization level below the Fermi level caused by the short range chemical interactions, is the main responsible of a high neutralization by the resonant mechanism. The remaining differences between theory and experiment values can be explained in terms of the energy gaps and image potential states appearing in these surfaces. The calculated distance behaviours of the energy levels corresponding to the first excited (Li-1s²2p) and the negative (Li-1s²2s²) atomic configurations indicate that they can also participate in the ion-surface charge exchange process.     

近阈值下He原子的双电离实验反冲离子动量分析

利用最新发展起来的适用于低能电子入射的反应显微成像谱仪,对电子轰击He原子近阈值的双电离过程进行了研究,实验测量了反应后4个粒子的全部动量,获得了五重微分截面及出射粒子间的关联信息.着重分析了在入射电子束与出射电子构成的平面内,3个均分系统剩余能量的电子出射角关联关系,并与理论计算进行了比较.研究表明,当两个电子反向出射时,第3个电子垂直于这两个电子动量方向出射的几率最大.在1个电子垂直于平面出射时,通过理论计算结果与平面内出射角分布的比较,发现DS6C理论能够较好地描述实验结果.     

Auger electron emission from metals induced by low energy ion bombardment: Effect of the band structure and Fermi edge singularity

Calculations of the kinetic energy distributions of electrons ejected from plane metal surfaces by Auger neutralization of slow monoatomic ions are reported. A many body theory is used that includes both the band structure of the target material and the Fermi singular response of metal electrons (to the sudden neutralization of the projectile). Application is made to experiments of electron emission from polycrystalline Al by Ar⁺-ions, at varying incident energies and angles. Adjustment of the broadening parameters of the distribution of shake-up electrons leads to excellent agreement between the theory and the measurements.     

中子晕核结构在引起核碎裂中的特殊作用

基于同位旋相关量子分子动力学模型，研究和对比分析了中子晕核¹¹Li和相等质量稳定核¹¹B在相同入射道条件下引起核碎裂反应中的特征. 由于中子晕核松散的晕中子结构和小的分离能与相等质量稳定核相比具有容易碎裂的特征，因此在较低能区这种松散的晕结构有利于碎裂过程的发生，随入射能量升高，这种晕结构效应逐渐消失. 而且这种在碎裂中的中子晕结构作用随靶核质量和碰撞参数的增加而减弱.     

Pro duction of Exotic Nuclei in Low-Energy Multi-Nucleon Transfer Reactions

Multinucleon transfer processes in low-energy heavy ion collisions open a new field of research in nuclear physics, namely, production and studying properties of heavy neutron rich nuclei. This not-yet-explored area of the nuclear map is extremely important for understanding the astrophysical nucleosynthesis and the origin of heavy elements. Beams of very heavy U-like ions are needed to produce new long-living isotopes of transfermium and superheavy elements located very close to the island of stability.The calculated cross sections are high enough to perform the experiments at available accelerators.Beams of medium-mass ions (such as 136Xe, 192Os, 198Pt) can be used for the production of neutron rich nuclei located along the neutron closed shell N = 126 (the last waiting point) having the largest impact on the astrophysical r-process. The Low-energy multinucleon transfer reactions is a very efficient tool also for the production and spectroscopic study of light exotic nuclei. The corresponding cross sections are 2 or 3 orders of magnitude larger as compared with high energy fragmentation reactions.     

苯硝化反应中电子转移反应重组能的计算

提出了重组能的量子化学算法 ,在用CISD/6 31G基组水平上 ,得到苯硝化反应中反应物及过渡态的结构 .并计算了各自交换电子转移反应以及交叉电子转移反应的重组能 ,同实验重组能进行了比较 .计算用了Gaus sian 94程序 .从重组能的角度分析了苯硝化反应 .结果表明 ,对于NO2 + +NO2 →NO2 +NO2 + 的自交换电子转移反应 ,重组能较大 ,结论为 :在芳烃硝化反应中 ,存在以NO2 + 为氧化剂的电子转移步骤的可能性很小 ,而从动力学的角度上 ,用NO+ 作反应的氧化剂更有可能 .     

增效反应中聚合氯化铝红外结构特征的变化

对聚合氯化铝 (PAC)进行增效改性是制备高性能无机高分子絮凝剂的重要手段之一。用多核络合剂络合、聚合硅酸交联和聚丙烯酰胺复合三种增效方法改性PAC ,分别获得了结构有别于PAC的新型絮凝剂CO PAC ,CR PAC和PAM PAC。其傅里叶红外光谱 (FTIR)表明 ,在三种无机高分子结构中均存在Al—OH以外的新化学键 ,且原有基团的特征吸收峰位置因受结构畸变而发生一定的低频红移 ,证实了PAC增效反应并不是单纯的物理混合加成作用 ,而是形成了具有特殊结构的无机高分子的化学反应。这类无机高分子絮凝剂所具有的优良絮凝特性是由增效剂和PAC间以化学作用为主的物理化学因素共同作用的结果。