氢化氙离子XeH+基态X1S+解析势能函数的变分研究

采用双原子分子离子XY+的能量自洽法(Energy-consistent -method for ion XY+, ECMI)研究了氢化氙离子XeH+基态X1S+的解析势能函数,并与解析形式的Morse势和Huxley- Murrell-Sorbie（HMS）势、耦合电子对方法(coupled electron pair approximation method, CEPA)的结果和基于实验的Rydberg-Klein-Ress（RKR）数据进行了比较。结果表明,由ECMI方法得到的解析势能函数ECMI势明显优于Morse势和HMS势,与理论方法的结果和RKR数据符合得很好,并能得到CEPA和RKR非法缺乏的离解区和渐近区的势能数据以及正确的离解极限,而正确的全程势能数据对研究各种散射问题都是非常必要的。     

氢化氙离子XeH+基态X1S+解析势能函数的变分研究

采用双原子分子离子XY+的能量自洽法(Energy-consistent -method for ion XY+, ECMI)研究了氢化氙离子XeH+基态X1S+的解析势能函数,并与解析形式的Morse势和Huxley- Murrell-Sorbie（HMS）势、耦合电子对方法(coupled electron pair approximation method, CEPA)的结果和基于实验的Rydberg-Klein-Ress（RKR）数据进行了比较。结果表明,由ECMI方法得到的解析势能函数ECMI势明显优于Morse势和HMS势,与理论方法的结果和RKR数据符合得很好,并能得到CEPA和RKR非法缺乏的离解区和渐近区的势能数据以及正确的离解极限,而正确的全程势能数据对研究各种散射问题都是非常必要的。     

AlH+离子A2∏态势能函数的变分研究简

采用双原子分子离子XY+的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion XY+,ECMI)研究了氢化铝离子AlH+激发态A2∏的解析势能函数,并与采用中性双原子分子势能函数Morse势和HuxleyMurrell-Sorbie(HMS)势分析该离子该电子态的势能行为的结果、基于实验的Rydberg-Klein-Ress(RKR)数据和MCSCF方法的理论研究结果进行了比较.结果表明,由ECMI方法得到的解析势能函数ECMI势明显优于Morse势和HMS势的表现及MCSCF方法的结果,与RKR数据符合得很好,并能得到RKR数据缺乏的离解区和渐近区数据以及正确的离解极限,而正确的全程势能数据对研究各种散射问题都是非常必要的.     

CaS基态(X~1∑~+)结构及势能函数研究

采用B3LYP、BP86、B3P86、QCISD、CCSD方法.分别选用6-311G（2df,3pd）、6-311G（2df,2pd）、6-311G（3df,2pd）、6-311G（3df,3pd）、sddall、sdd基组对CaS基态（X¹∑⁺）分子进行结构优化.最后选用最佳基组B3LYP/6-311G（3df,3pd）的计算结果.分别对Murrell-Sorbie（i=3,4,5,6,7,8,9）函数及修正的函数Murrell-Sorbie+G₆运用最小二乘法拟合运算,导出CaS分子的力常数（f₂,f₃,f₄）;最终选用最能反映CaS性质的函数Murrell-Sorbie（i=9）,计算CaS光谱常数（ω_e,B_e,α_e,ω_eχ_e）.结果表明:用MurrellSorbie（i=9）函数计算出的f₂,f₃,f₄比选用Murrell-Sorbie（i=3,4,5,6,7,8）及Murrell-Sorbie+C₆更接近实验数据;用Murrell-Sorbie（i=9）计算的CaS分子光谱常数与理论值非常吻合;CaS分子运用MurrellSorbie（i=9）函数能够准确表达.     

用能量自洽法研究双原子分子离子XY+的五阶解析势能函数

将用于研究双原子分子离子XY⁺解析势能函数的能量自洽法(energy consistent method for ion XY⁺,ECMI)从三阶推广到五阶,并将双原子分子离子XY⁺的三阶解析势能函数ECMI(3)推广为五阶的解析势能函数ECMI(5),研究CO⁺的B²Σ⁺态和SO⁺的b⁴Σ^-态的解析势能函数.结果表明,CO⁺的B²Σ⁺态和SO⁺的b⁴Σ^-态的新解析势能函数ECMI(5)势与基于实验的RKR数据符合得很好,优于常用的中性双原子分子势能函数Morse势、HMS势和双原子分子离子XY⁺的ECMI(3)势在这两个离子状态下的表现.不仅如此,ECMI势给出了对原子分子碰撞等诸多研究非常重要的正确理解极限和全程势能数据.     

用能量自洽法研究双原子分子离子XY+的势能函数

基于能量变分思想,建立了双原子分子离子XY+势能函数的新解析形式--ECMI势.该势函数中的离子库仑作用势包含了各级高阶修正,变分可调且收敛迅速.本文用这种新的解析势能函数和离子的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion, ECMI)研究了双原子分子离子CO+基态X2Σ+态的势能函数.结果表明,新的解析势能函数ECMI势更加适合用来描述双原子分子离子XY+的全程势能行为.     

双原子分子离子SiC-激发态A2Ⅱ的势能函数的变分研究

根据能量变分的思想,将双原子分子离子XY 的新解析势能函数ECMI势和关于离子XY 的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion, ECMI)推广到双原子分子离子XY-的势能函数研究之中,具体研究了双原子分子离子SiC-激发态A2∏的势能函数,并与将中性双原子分子的势能函数如Morse势和Huxley-Murrrell-Sorbie (HMS)势直接用于双原子分子离子XY-的结果和ab initio计算结果进行了比较.结果表明,ECMI势和ECMI方法对双原子分子离子XY-的势能函数研究同样是成功的,在重要的渐近区和离解区优于中性势能函数,与精确的ab initio结果一致.     

双原子分子离子SiC~-激发态A~2∏的势能函数的变分研究

根据能量变分的思想,将双原子分子离子XY 的新解析势能函数ECMI势和关于离子XY 的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion,ECMI)推广到双原子分子离子XY-的势能函数研究之中,具体研究了双原子分子离子SiC-激发态A2∏的势能函数,并与将中性双原子分子的势能函数如Morse势和Huxley-Murrrell-Sorbie(HMS)势直接用于双原子分子离子XY-的结果和ab initio计算结果进行了比较.结果表明,ECMI势和ECMI方法对双原子分子离子XY-的势能函数研究同样是成功的,在重要的渐近区和离解区优于中性势能函数,与精确的ab initio结果一致.     

用代数-能量自洽法研究双原子分子解析势能函数

基于计算双原子分子完全振动能谱及离解能的代数方法 (algebraic method,AM)和研究双原子分子解析势能函数的能量自洽法(energy consistent method,ECM),建立了计算双核分子体系精确解析势能函数的代数-能量自洽法(AM-ECM).应用AM-ECM方法研究了7Li+2-23Σg,KH-X1Σ+,NaLi-X1Σ+和NaLi-A1Σ+电子态的解析势能表达形式,并与其他方法的研究结果进行了比较,获得了能正确描述这些电子态在渐近区和离解区的精确解析表达结果.     

BeH~+(X~1∑~+)离子势能函数及其分子常数研究

本文利用CCSD(T)方法和系列相关一致基,对BeH~+(X~1∑~+)离子的几何结构进行了优化,结果发现在CCSD(T)/aug-cc-pV5Z理论水平下得到的光谱数据(R_e=0.13142 nm,ω_e=2212.7 cm~(-1),D_e=3.1750 eV)与实验值非常接近.在CCSD(T)/aug-cc-pV5Z理论水平下又对BeH~+(X~1∑~+)离子的势能曲线进行了计算,再用最小二乘法将计算结果拟合成了Murrell-Sorbie函数.利用拟合出的解析势能函数,进一步计算出了BeH~+离子X~1∑~+态的其它光谱常数(B_e,α_e,ω_e和ω_ex_e),且与实验及其它理论计算结果进行了比较.以得到的解析势能函数为基础,通过求解双原子分子核运动的径向Schr(o|¨)dinger方程,找到了J=0时基态的全部20个振动态,并求出了每一振动态的振动能级、转动惯量及离心畸变常数(D_v,H_v,L_v,M_v,N_v,O_v).计算结果与实验数据的比较表明,BeH~+(X~1∑~+)离子的势能函数可用Murrell-Sorbie函数来表达,而且由此计算出的光谱常数、振动能级和转动惯量等都达到了相当高的精度.     

用双原子分子离子XY+的能量自洽法研究卤化氢离子HX+(X=F,Cl,Br,I)基态的势能函数

利用研究双原子分子离子XY 解析势能函数的能量自洽法(ECMI)研究了四个卤化氢离子HX (X=F,Cl,Br,I)基态X2∏的势能函数.得到的势能函数表明,ECMI势能很好与Rydberg-Klein-Rees(RKR)数据相符合,而且在离子的渐进区和离解区域,ECMI势比常用的中性分子的势能函数的Morse势和Huxley-Murrell-Sorbie(HMS)等的结果更可靠,并能得到RKR方法在渐进区和离解区可能缺乏的势能数据,并且表明将能量自洽法从中性分子XY推广到一价双原子分子离子XY 是可行的.     

HeH~+分子X~1∑~+、A~1∑~+和a~3∑~+态的势能函数与光谱常数研究

以Aug-cc-pVDZ、Aug-cc-pVTZ、Aug-cc-pVQZ和Aug-cc-pV5Z为基函数,分别采用组态相互作用(CI)和完全活性空间自洽场(CASSCF)方法对HeH~+的X~1∑~+、A~1∑~+和a~3∑~+态的平衡结构、离解能、绝热跃迁能、谐振频率和势能曲线进行了计算.并选用Murrell-S0rbie势能函数对势能曲线进行拟合,利用拟合的参数值计算出了力常数和光谱数据.结果表明以Aug-cc-pV5Z为基函数,采用CI方法的计算值与实验值和其它理论结果吻合较好.     

同核双原子分子离子的势能研究

使用作者最近建立的研究双原子分子离子精确势能的离子能量自洽法(ECMI),对碱金属、氟、氧的同核双原子分子离子的以下电子态进行了研究:Na2 的X2∑g 态,Li2 的X2∏u态,F2 的A2Пu态,F2 的X2∏g,和O2 的A2∏u态.将获得的ECMI势能曲线与用其他理论方法得到的势能曲线进行的比较表明,ECMI得到了这些态的最好势能,而且ECMI势不仅能获得平衡核间距附近的精确势能,还能得到其他方法往往难以得到的双原子分子离子渐进区和离解区的正确势能.     

NaH和AlH分子基态(X~1Σ~+)的结构和解析势能函数

根据群论及原子分子反应静力学的有关原理,推导出NaH和AlH分子基态(X~1Σ~+)的合理离解极限.使用密度泛函方法中的B3LYP、B3PW91和MPW1PW91方法,在6-311++G,6-311++G(3df,3pd),cc-pVQZ和aug-cc-pVQZ基组下对NaH和AlH分子的基态进行结构优化计算,使用优选的B3PW91/6-311++G(3df,3pd)对基态单点能扫描计算,然后用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie函数,得到对应的势能函数参数及光谱常数.结果表明,采用Murrell-Sorbie函数计算所得的光谱常数与实验结果符合的很好,能精确地描述NaH和AlH分子基态的势能函数.     

变分代数能量自洽法研究Li_2分子部分电子态的解析势能

在课题组前期建立的计算双核分子体系解析势能函数的代数能量自洽法(algebraic energy consistent method,AECM)的基础上,引入了经改进得到的精确研究双核分子完全振动能谱的变分代数法(variational algebraic method,VAM),获得了计算双核分子体系精确解析势能函数的变分代数能量自洽法(variational algebraic energy consistent method,VAECM)。基于有限的精确实验振动能谱数据,利用VAECM方法研究了Li_2分子1~3Δ_g,3~3Σ_g~+,1~3Σ_g~-和b~3Π_u等4个电子态的完全振动能谱和解析势能函数。获得了各电子态包含高阶的振动光谱常数、完全振动能谱、振动力常数fn和势能展开系数an,并通过可调变分参数λ最终确定了VAECM解析势能函数的具体表达形式。计算结果与其他方法的研究结果进行了比较,VAECM方法获得的振动能谱数据和势能解析表达形式能更好地描述这些电子态在渐近区和离解区的物理行为,消除了利用前期AECM方法研究这些电子态在离解区出现的非物理势垒现象。     

BFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数研究

本文基于Gaussian03计算软件利用CCSD方法分别选用6-311++g(3df,3pd)、6-311++g(2df,2pd)、6-311++g(df,pd)基组对BF分子和BF+、BF-分子离子基态进行了几何优化和频率计算,并进行了单点能扫描计算。采用最小二乘法拟合得到了BFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murell-Sorbie势能函数。与实验及理论结果比较表明,本文对BF分子和BF+分子离子基态的光谱参数和力常数(f2,f3,f4,)的计算结果达到了更高的精度。文章还首次给出BF-分子离子基态光谱参数(和力常数(f2,f3,f4,)理论数据,为BF-分子离子基态的后期研究提供重要的参考。研究表明：BFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的势能曲线均具有对应于稳定平衡结构的极小点,说明BFX(X=-1,0,+1)分子离子基态是稳定存在的。     

BF~X(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数研究

本文利用CCSD 方法,分别选用6-311++g(3df,3pd)、6-311++g(2df,2pd)和6-311++g(df,pd)基组对BF分子和BF~+、BF~-离子基态进行了几何优化和频率计算,并进行了单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到了BF~X(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.与实验及理论结果比较表明,本文对BF分子和BF~+离子基态光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_ex_e)的计算结果达到了很高的精度.文章还首次给出BF~-离子基态的光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_ex_e)和力常数(f_2,f_3,f_4),这将为BF~-离子基态的后期研究提供重要参考.研究表明:BF~X(X=-1,0,+1)分子离子基态的势能曲线均具有对应于稳定平衡结构的极小点,说明BF~X(X=-1,0,+1)分子离子基态是稳定存在的.     

用能量自洽法研究部分卤化钙分子CaX (X=Br, Cl, F)的解析势能函数

采用研究解析势能函数的能量自洽法Energy Consistent Method (ECM), 研究了部分卤化钙分子CaX (X=Br, Cl, F) 的C2S+、A2和B2S+态等基态和低激发态的解析势能曲线。并与曾经常使用的Morse 势、Huxley-Murrell-Sorbie (HMS)势和基于实验的Rydberg- Klein-Rees (RKR) 数据进行了比较。结果表明,这些 ECM 势能不仅能与RKR 数据符合得很好,而且还能得到实验方法难以得到、常用的Morse 势和HMS 势函数可能会产生较大误差、但在许多研究中又非常重要的渐近区和离解区的势能数据,得到了物理性质优秀的全程解析势能。     

AsH(X~3∑~-)及AsH_2(X~2B_1)自由基的分子结构与解析势能函数

运用Gaussian 03程序包中的单双迭代三重激发耦合簇理论和相关一致五重基优化了AsH_2的基态结构,并在优化结构的基础上计算了它的离解能和振动频率.结果表明:AsH_2基态的平衡构型具有C_(2v)对称性,键长R_(As-H)=0,1508 nm,键角∠HAsH=91.2231°,离解能D_e(Has-H)=2.8795 eV,振动频率ν_1(α_1)=1013.3361 cm~(-1),ν_2(α_1)=2225.1347 cm~(-1),ν_3(α_1)=2233.7565 cm~(-1).这些结果与实验值较为相符.对H_2的基态使用优选出的cc-pV6Z基组、对AsH的基态使用优选出的cc-pV5Z基组进行平衡几何与谐振频率的计算并进行单点能扫描,且将扫描结果拟合成了Murrell-Sorbie函数.与实验数据及其他理论结果的比较表明,本文关于AsH(X~3∑~-)自由基光谱常数(D_0,D_e,R_e,ω_e,B_e,α_e和ω_eX_e)的计算结果达到了很高的精度并最为完整.采用多体项展式理论导出了AsH_2(C_(2v),X~2B_1)自由基的解析势能函数,其等值势能图准确再现了它的离解能和平衡结构特征.首次报导了AsH_2(C_(2v),X~2B_1)自由基对称伸缩振动等值势能图中存在的两个对称鞍点,对应于反应AsH+H→ABH_2,势垒高度约0.1512×4.184 kJ/mol.

Abstract：

The CCSD(T) theory in combination with the cc-pV5Z basis set is used to determine the equilibrium geometry, dissociation energy and vibrational frequencies of AsH_2 (C_(2v), X~2B_1) radical. By comparison, excellent agreement can be found between the present results and the experiments. The values obtained at present are of 0.1508 ran for the equilibrium bond length R_(As-H), 91.2231° for the bond angle ∠ HASH, 2. 8795 eV for the dissociation energy D_e (HAs-H) and 1013.3361 cm~(-1), 2225.1347 cm~(-1) and 2233.7565 cm~(-1) for the vibrational frequencies ν_1(α_1), ν_2(α_1) and ν_3(α_1), respectively. The equilibrium geometry,harmonic frequency and potential energy curve of the AsH(X~3∑~-) radical are calculated at the CCSD(T)/cc-pV5Z level of theory. The ab initio results are fitted to the Murrell-Sorbie function with the least-square method. The spectroscopic parameters are in excellent agreement with the experiments. The analytic potential energy function of the AsH_2 (C_(2v), X~2 B_1) radical is derived by using the many-body expansion theory. This function correctly describes the configuration and dissociation energy of the AsH_2 (C_(2v), X~2B_1) radical. Two symmetrical saddle points have been found at (0.160 nm,0.296 nm) and (0.296 nm,0.160 nm) ,respectively. And the barrier height is equal to 0.1512×4.184 kJ/mol.     

NFX(X=-1,0,+1)分子离子基态的结构与势能函数

用密度泛函理论的B3LYP方法,分别以6-311++g(df,3pd),6-311g(3d,3p)和6-311++g(3df,3pd)为基函数对NF分子、NF⁺和NF^-离子基态进行几何优化和频率计算,并进行单点能扫描计算.用最小二乘法拟合得到NF^X(X=-1,0,+1)分子离子基态的Murrell-Sorbie势能函数.利用得到的解析势能函数计算出的NF分子和NF⁺离子基态光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)与实验值符合很好.首次得到NF^-离子基态的光谱常数(B_e,α_e,ω_e,ω_eχ_e)和力常数(f₂,f₃,f₄),为NF-离子基态的后期研究提供理论参考.