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.     

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.     

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.     

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.     

AlH~+离子5个Λ-S态和10个?态的光谱性质以及激光冷却的理论研究

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-ccpV6Z计算了AlH~+离子前两个离解极限对应的5个Λ-S态和10个?态的势能曲线.为了提高势能曲线的可靠性和精确性,计算中考虑了自旋轨道耦合效应、芯电子价电子相关和标量相对论修正以及将势能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4个Λ-S态和8个?态的光谱常数和振动能级,与已有的实验结果符合.计算了2(1/2)→X~2Σ_(1/2)~+和A~2Π_(3/2)→X~2Σ_(1/2)~+跃迁的跃迁偶极距.利用计算的精确的势能曲线和跃迁偶极矩,获得了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)→X~2Σ_(1/2)~+(υ′′)跃迁的高度对角化分布的Franck-Condon因子(f_(00)和f_(11))和大的振动分支比;预测了2(1/2)~(第一势阱)(υ′=0, 1)和A~2Π_(3/2)(υ′=0, 1)态短的自发辐射寿命和窄的辐射宽度,这适合于AlH~+离子的快速激光致冷.所需的3束激光冷却波长都在紫外区域.这些结果表明了激光冷却AlH~+离子的可行性.此外,评估了自旋轨道耦合效应对光谱常数、振动能级和激光冷却AlH~+离子的影响.     

CHClF_2在强红外激光作用下C_2~*d~3П_g态的形成机制

用TEACO_2激光辐照CHCIF_2分子生成电子激发态C_2自由基,观察到斯旺带系的六个谱带。本文根据C_2分子态位能曲线的特点,提出C_2~*d~3Π态的形成机制。C_2是少数较特殊的分子之一,其激发态b~3Σ_g~-与第一激发态a~3Π_u的位能曲线在核间距1.80A处相交。在CHCIF_2光产物的反应C+CF_2+M—→C_2~*+F_2+M中,首先形成的是C_2~*b~3Σ_g~-态而不是低位的X~1Σ_g~+态或a~3Π_u态。然后通过b~3Σ_g~-态与d~3Π_g态的交点经无辐射跃迁到达d~3Π_g态。     

BeC分子基态和低激发态光谱性质和解析势能函数

BeC是一个具有丰富低激发电子态的分子,本文基于动态权重完全活性空间自冾场方法获得的参考波函数,采用多参考组态相互作用方法对BeC分子进行高精度的从头计算,获得了BeC分子X~3Σ~-,A~3Π,b~1Δ,c~1Π和d~1Σ~+共5个电子态的势能曲线.为了获得精确的光谱结果,在计算中考虑了标量相对论效应修正,并把相互作用能外推至完全基组极限.在此基础上获得了这些态的光谱常数和偶极距,以及一些允许跃迁的跃迁偶极距、弗兰克-康登因子和辐射寿命.最后,通过扩展的Rydberg函数拟合获得了基态势能曲线精确的解析表达式.     

Theoretical study of spin-forbidden cooling transitions of indium hydride using ab initio methods

The feasibility of spin-forbidden cooling of the In H molecule is investigated based on ab initio quantum chemistry calculations. The potential energy curves for the X~1Σ_(0~+)~+, a~3Π_~(0~-), a~3Π_(0~+), a~3Π_1, a~3Π_2, A~1Π_1, 1~3Σ_(0~-)~+, and 1~3Σ_1~+states of In H are obtained based on multi-reference configuration interaction plus the Davidson corrections method. The calculated spectroscopic constants are in good agreement with the available experimental data. In addition, the influences of the active space and spin–orbit coupling effects on the potential energy curves and spectroscopic constants are also studied. For Re of a~3Π_(0~-), a~3Π_(0~+), a~3Π_1, and a~3Π_2 states, the error from large active space is small. The potential energy curve of the A~1Π_1state is not smooth for small active space. The spin–orbit coupling effects have great influences on the potential well depth and equilibrium internuclear distance of the A~1Π state. The Franck–Condon factors and radiative lifetimes are obtained on the basis of the transition dipole moments of the a~3Π_(0~+) → X~1Σ_(0~+)~+, a~3Π_1 → X~1Σ_(0~+)~+, and A~1Π_1 → X~1Σ_(0~+)~+ transitions. Our calculation indicates that the a~3Π_1( ν'= 0) → X~1Σ_(0~+)~+(ν = 0) transition provides a highly diagonally distributed Franck–Condon factor and a short radiative lifetime for the a3Π1 state, which can ensure rapid and efficient laser cooling of In H.The proposed laser drives a~3Π_1 → X~1Σ_(0~+)~+ transitions by using three wavelengths.     

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.     

LiCl~–阴离子的光谱性质和跃迁性质

采用多参考组态相互作用方法结合全电子基组计算了LiCl~-阴离子5个电子态(X~2Σ~+,A~2Π,B~2Σ~+,3~2Σ~+,2~2Π)的电子结构.为了得到精确的光谱常数,计算中考虑了Davidson修正、芯-价电子关联效应和自旋-轨道稱合效应.拟合得到各电子态的光谱常数、分子常数、自发辐射速率和自发辐射寿命.基态的光谱常数与实验值和其他理论值符合较好,同时报道了LiCl~-阴离子激发态的光谱常数以及其到基态的跃迁性质.计算结果表明A~2Π?X~2Σ~+跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子f₀₀,第一激发态A~2Π有较短的自发辐射寿命.构造A~2Π(v’)? X~2Σ~+(v")准循环跃迁进行激光冷却LiCl~-阴离子需要一束主激光和两束抽运激光.以上结果预测了激光冷却LiCl~-阴离子是可行的.     

BH分子8个Λ-S态和23个Ω态光谱性质的理论研究

本文利用内收缩多参考组态相互作用方法计算了BH分子8个低电子态(X~1∑~+、a~3∏,A~1∏,b~3∑~-,2~3∏,1~3∑~+,1~5∏~-和1~5∏)和在自旋-轨道耦合效应下所产生的23个Ω态的势能曲线、以及X~1∑_0~+~+,a~3∏_0~+,a~3∏₁,a~3∏₂和A~1∏₁态之间6对跃迁的跃迁偶极矩.为了获得精确的势能曲线,计算中修正了单双电子激发、核价相关效应、相对论效应和基组截断带来的误差.获得的BH分子的光谱和跃迁数据与现有的理论值和实验值符合得很好.计算结果表明:BH分子的A~1∏₁(v’=0-2,J’=1,+)→X~1∑_0~+~+(v"=0-2,J"=1,-)跃迁具有较大的爱因斯坦A系数和加权的吸收振子强度、高度对角化分布的振动分支比,A~1∏₁态具有较短的辐射寿命.另外,a~3∏_0~+和a~3∏₁态对A~1∏₁(v’=0)...     

低激发态CN自由基光谱参数的理论研究

CN自由基在碳化物的燃烧过程中一直扮演着重要的角色。采用量化计算方法对CN自由基进行了从头计算。首先利用Hartree-Fock自洽场方法进行轨道计算,再使用完全活性空间自洽场对轨道进行优化,然后采用多参考组态相互作用的方法计算了在0.06到0.7 nm的核间距范围内CN自由基3个低激发态(X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+)的势能曲线。为了进一步提高计算的精度,考虑相对论效应选择aug-cc-pV5Z-dk相关一致基组。求解径向薛定谔方程,得到了各电子态振-转能级的能量和振-转常数,并拟合获得这些电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_eχ_e,B_e,α_e)及Franck-Condon因子,其与实验结果基本一致。同时,计算CN自由基A~2∏-X~2∑~+的跃迁偶极矩,并得到5个低振动能级的辐射寿命τ和振子强度f_(00)。计算获得辐射寿命为～4μs,与实验测量结果符合较好,为研究燃烧过程中动力学行为提供了理论依据。     

Absorption spectra and isotope shifts of the(2, 0),(3, 1), and(8, 5) bands of the A~2Π_u-X~2Σ_g~+ system of ~(15)N_2~+ in near infrared

The high-resolution absorption spectra of the(2, 0),(3, 1), and(8, 5) bands of the A~2Π_u–X~2Σ_g~+system of~(15) N_2~+ have been recorded by using velocity modulation spectroscopy technique in the near infrared region. The rotational constants of the X~2Σ_g~+and A~2Π_u states of~(15) N_2~+ were derived from the spectroscopic data. The isotope shifts of these bands of the A~2Π_u–X~2Σ_g~+system of~(14) N_2~+ and~(15) N_2~+ were also analyzed and discussed.     

MRCI方法计算CP和CP~-低能电子态的光谱常数

采用内收缩多参考组态相互作用(MRCI)方法结合相关一致基aug-cc-p V5Z计算了CP分子X~2Σ~+,A~2Π和B~2Σ~+和CP~-离子X~1Σ~+电子态的势能曲线.考虑了Davidson、相对论和核价相关修正对势能曲线的影响.本文的相对论修正是利用二阶Douglas-Kroll哈密顿近似在cc-p V5Z基组水平进行的;同时核价相关修正也是在cc-p V5Z基组水平进行的.为了提高计算精度,利用基组外推将能量外推至完全基组极限处,得到外推的势能曲线.对这些势能曲线进行拟合,得到各种水平下四个电子态的光谱常数(T_e,R_e,ω_e,ω_ex_e,α_e和B_e),并详细分析了Davidson修正、相对论修正和核价相关修正及基组外推对光谱常数的影响.与其它理论结果和实验数据进行比较,可知本文的结果更精确、更完整.     

~6Li~(32)S双原子分子的光谱和辐射跃迁理论研究

在aug-cc-pV5Z/CASSCF/MRCI水平上讨论了~6Li~(32)S双原子分子的9个较低能量电子态(X~2∏,a~4△,B~2△,b~4△,A~2∑~+,C~2∏,F~2∑~-,E~2∑~+和D~2∏)的势能函数和光谱常数;其中基态平衡核间距、谐振频率、转动常数等均与实验值相符;b~4∏,C~2∏,D~2∏态的平衡核间距均超过了0.4 nm,并且离解能较小,不稳定.D~2∏态是离子对态,离解极限为Li~+(~1S_g)+S~-(~1S_g).预测了最低激发态A~2∑~+跃迁到基态X~2∏的电子跃迁偶极矩、爱因斯坦自发发射系数、弗兰克-康登因子和辐射寿命.     

用于α和μ常数变化测量的碘离子光谱研究

分子离子I_2~+的禁戒跃迁光谱有可能用于测量α和μ常数的变化,并且具有增强的灵敏度.通过分析I_2~+在11860—13100 cm~(-1)范围内的转动光谱,拟合了A~2Π_(3/2)-X~2Π_(3/2)系统31个振转带的5759根吸收谱线,得到5个属于X~2Π_(3/2)态和9个属于A~2Π_(3/2)态的振动能级准确的转动光谱常数.在量子噪声极限和1 Hz跃迁线宽的条件下,计算得到X~2Π_(3/2)和X~2Π_(1/2)之间的禁戒跃迁对α和μ常数变化测量的灵敏度为δ_(α/α)≈2.37×10~(-19)a~(-1)和δ_(μ/μ)≈1.18×10~(-18)a~(-1).     

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.     

CdH分子基态X~2∑~+和激发态A~2П光谱和寿命测量

采用一束激光为泵浦光另一束激光为探测光的方法,获得CdH分子A~2Π态和X~2∑~+态之间跃迁产生的具有转动结构的多个荧光谱和激发谱带.对荧光的时间分辨研究,给出A~2Π态寿命τ_0=59.5±2.3ns,对A~2Π(v=0)态Cd原子的碰撞猝灭截面为(1.31±0.03)×10~(-15)cm~2;X~2∑~+态寿命τ_0=61.0±4.6μs,引起X~2∑~+(v=0)态寿命衰减的碰撞截面为(1.1±0.1)×10~(-18)cm~2.     

SeH~+离子低激发态的电子结构和跃迁性质的理论研究

采用内收敛多组态相互作用及Davidson修正方法精确地计算了Se H~+离子能量最低的3个离解极限对应的12个L—S态的势能曲线.计算中考虑了芯-价电子关联、标量相对论修正和自旋-轨道耦合效应.结果表明在30000—40000 cm~(–1)处W态的曲线存在许多避免交叉,导致a2, b0~+, A_12, A_21, A_30~–, A_40~+和c1态变为了双势阱.通过求解径向薛定谔方程得到了12个L—S态和9个W态的光谱常数.基于势能曲线和跃迁偶极矩,预测出了A~3Π■X~3Σ-和A_21■X_10+跃迁的弗兰克-康登因子、辐射速率和辐射寿命.首次系统地报道了SeH~+离子的光谱与跃迁性质.     

激光冷却SH~–阴离子的理论研究

本文采用多组态相互作用及Davidson修正方法和全电子基组计算了SH~-阴离子的X~1∑~+,a~3∏和A~1∏态的势能曲线、电偶极矩和跃迁偶极矩.计算的光谱常数与实验值及已有的理论值符合得很好.在计算中考虑了自旋-轨道耦合效应.计算得到a~3∏_1(v'=0)?X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)?X~1Σ_(0+)~+(v"=0)跃迁具有高对角分布的弗兰克-康登因子,分别为0.9990和0.9999;计算得到a~3∏_1和A~1∏_1态的自发辐射寿命分别为1.472和0.188 ms.A~1∏_1?X~1∑_(0+)~+跃迁存在中间态a~3∏_(0+)和a~3∏_1,但中间态对激光冷却SH~-阴离子的影响可以忽略.分别利用a~3∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)和A~1∏_1(v'=0)? X~1∑_(0+)~+(v"=0)跃迁构建了准闭合的能级系统,冷却所需的激光波长分别为492.27和478.57 nm.最后预测了激光冷却SH~-阴离子能达到的多普勒温度和反冲温度.这些结果为进一步实验提供了理论参数.