应用CASSCF方法精确计算OH分子A~2∑~+态势能曲线

应用Gaussian03程序包中提供的完全活性空间自洽场(CASSCF)方法,采用多种标准基组对OH分子A~2∑~+态的几何结构进行了优化和势能曲线计算、并将计算结果拟合成了解析的Murrell-Sorbie函数.利用得到的解析势能函数进一步计算了该态的光谱常数,并与实验结果进行了比较.此外,本文还给出了一种新的活性空间的选择方法.     

BH 分子 Χ1Σ+ 和 B1Σ+ 态的理论研究

本文应用 Gaussian03 程序包中提供的完全活性空间自洽场 (CASSCF) 方法, 采用标准基组 6-311++G(3d,2p) 对 BH 分子Χ1Σ+ 和 B1Σ+ 态势能曲线进行了单点能计算. 在此基础上, 利用相关理论将计算结果拟合到 Murrell-Sorbie 函数得到了与各电子态相对应的光谱常数和力常数, 并将计算结果与实验和其他理论结果进行了比较. 同时, 我们还利用光谱常数与力常数以及 Murrell-Sorbie 函数之间的关系计算了与实验光谱数据相对应的力常数和 Murrell-Sorbie 函数, 并与 CASSCF 结果进行了比较得出了一些有价值的结论. 最后, 对于具有双极小值的B1Σ+ 态给出了更精确的定量的信息.     

N2分子X^1Σg^＋,A^3Σu^＋和B^3Пg的势能函数

用文献［１，２，８］介绍的方法推导了Ｎ２分子的基态（Ｘ＾１Σｇ＾＋）的激发态（Ａ＾３Σｕ＾＋和Ｂ＾３Пｇ）的合理离解极限。计算并比较了在６－３１１Ｇ＾＊基集合，ＵＨＦ、ＣＩＤ、ＵＣＩＳＤ和ＱＣＩＳＤ水平下Ｎ２分子上述三个电子态的平衡结构和谐振频率；并用ＱＣＩＳＤ／６－３１１Ｇ＾＊计算了各态的系列单点势能值，由正规方程组拟合Ｍｕｒｒｅｌｌ－Ｓｏｒｂｉｅ函数得到了相应各态的完整势能函数，结果与实验数计     

OH分子基态(X2Ⅱ)的结构与势能函数

采用密度泛函理论的B3LYP方法和二次组态相互作用(QCISD(T))方法优化计算了OH分子基态(X2Ⅱ)的平衡结构、振动频率和离解能.根据原子分子反应静力学原理,导出了OH分子基态(X2Ⅱ)的合理离解极限,采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie函数得到了相应的势能函数和与该基态相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωe xe),计算结果与实验数据符合得相当好.     

OH分子基态(X~2Π)的结构与势能函数

采用密度泛函理论的B3LYP方法和二次组态相互作用(QCISD(T))方法优化计算了OH分子基态(X2Π)的平衡结构、振动频率和离解能.根据原子分子反应静力学原理,导出了OH分子基态(X2Π)的合理离解极限,采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie函数得到了相应的势能函数和与该基态相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωeχe),计算结果与实验数据符合得相当好.     

O_2分子B~3Σ_u~-态势能曲线的从头计算

B~3Σ_u~-态是O_2的最强的三重跃迁(B~3Σ_u~-←XΣ_g~-)Schumann-Runge(SR)带的上态,SR吸收带在保护地球、阻止紫外辐射等方面起着关键作用.SR连续带的光解离是平流层O原子及O_3的主要来源,掌握详细准确的O_2分子的电子态势能曲线,有助于对这些光谱现象的深入理解.本文通过MOLPRO软件,采用包含Davison修正的内收缩的多参考组态相互作用(ic MRCI+Q)方法,对O2的B~3Σ_u~-态的势能曲线进行了计算,采用的多参考组态函数来自完全活性空间自洽场计算.首先,采用共价组态构成多参考组态,对和B~3Σ_u~-态对称性相同的四个态进行了态平均计算,发现B3Σ_u~-态不存在双势阱结构,文献(Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2014 124 216)中双势阱的产生是根的振荡(root flipping)造成的,即B~3Σ_u~-态的势能曲线在核间距约为0.2 nm处跳变到能量相近的23?态的势能曲线上.本文中的态平均计算避免了这种根的振荡.接着,采用完全活性空间组态相互作用的方法计算B~3Σ_u~-态的势能曲线,通过改变活性空间的轨道组成,发现带有2π_u轨道电子布居的里德伯组态对B~3Σ_u~-态的束缚态的特征的出现是必不可少的.最后,通过将2π_u轨道加入到活性空间中,实现将相关的里德伯组态加入到多参考组态,对B~3Σ_u~-态的势能曲线进行了icMRCI+Q计算,得到相较于以往的理论计算与实验值更加相近的势能曲线以及光谱常数.本文探讨里德伯组态贡献的过程为如何确定多参考组态相互作用计算中的参考组态、提高理论计算的准确度提供了可以借鉴的途径.     

N_2分子X~1Σ_g~ ,A~3Σ_u~ 和B~3Π_g的势能函数

用文献［１，２，８］介绍的方法推导了Ｎ２分子的基态（Ｘ１Σ＋ｇ）和激发态（Ａ３Σ＋ｕ和Ｂ３Πｇ）的合理离解极限。计算并比较了在６－３１１Ｇ基集合，ＵＨＦ、ＣＩＤ、ＵＣＩＳＤ和ＱＣＩＳＤ水平下Ｎ２分子上述三个电子态的平衡结构和谐振频率；并用ＱＣＩＳＤ／６－３１１Ｇ计算了各态的系列单点势能值，由正规方程组拟合Ｍｕｒｒｅｌ－Ｓｏｒｂｉｅ函数得到了相应各态的完整势能函数，结果与实验数计算值符合得比较好。     

Li2 K2双原子分子基态与激发态势能曲线的理论计算

本文采用STO—5G基组和闭壳层Hartree—Fock—Roothaan(HFR)从头计算法计算了Li_2,K_2双原子分子基态及许多激发态的分子势能曲线。总能量的自洽精度达到2×10~(-6)。计算结果与用其它方法计算的结果符合得很好     

B_2分子X~3Σ_g~-和A~3Σ_u~-态的势能函数

使用SAC/SAC-CI方法,利用D95(d),6-311g**以及cc-PVTZ等基组,对B2分子的基态(X3Σg-)和第一激发态(A3Σu-)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对3个基组的计算结果的比较,得出了D95(d)基组为3个基组中的最优基组的结论;使用D95(d)基组,利用SAC的GSUM(Group Sum of Operators)方法对基态(X3Σg-),SAC-CI的GSUM方法对激发态(A3Σu-)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X3Σg-)和第一激发态(A3Σu-)相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωeχe),结果与实验数据吻合.     

OH,OCl,HOCl(~1A′)的从头算与势能曲线

采用Gassian09程序包中的多种方法对OH,OCl,HOCl分子的基态结构进行优化计算,优选出QCISD/6-311G（2df）,B3P86/6-31 1+G（2df）方法分别对OH（X²∏）,OCl（X²∏）分子进行计算,得到平衡核间距R_OH=0.09696nm,R_OCl=0.1569 nm,谐振频率w（OH）=3745.37 cm^-1,e（OCl）=892.046 cm^-1,与实验结果非常符合.用Murrell-Sorbie势能函数对OH和OCl分子的扫描势能点进行拟合,其扫描点都与四参数Murrell-Sorbie函数拟合曲线符合得很好.优选出QCISD（T）/D95（df,pd）方法对HOCl分子进行计算,得到基态为X¹A’,键长R_OH=0.0966 nm,键角∠HOCl=102.3°,谐振频率w₁（a₁）=738.69 cm^-1,w₂（b2）=1260.25 cm^-1,离解能D_e=2.24 eV.通过比较发现这些结果与实验值符合得很好,并优于文献报道的结果.随后计算出了力常数,在此基础上,推导出HOCl分子的多体展式势能函数.报道了HOCl分子对称伸缩振动势能图中在H+OCl→HOCl反应通道上有一鞍点,H原子需要越过1.74 eV的能垒才能生成HOCl的稳定结构,在Cl+OH→HOCl通道上不存在明显势垒,容易形成稳定的HOCl分子.     

Na_2分子X~1Σ_g~ ,A~1Σ_u~ 和B~1Π_u态的势能函数

使用SAC/SAC-CI方法,利用6-311 g,6-311g**及cc-PVTZ等基组,对Na2分子的基态(X1Σg )、第一激发态(A1Σu )和第二激发态(B1Πu)的平衡结构和谐振频率进行计算.通过对3个基组的计算结果的比较,得出6-311g**基组为3个基组中最优基组的结论;使用6-311g**基组,分别利用SAC的GSUM(Group Sum of Operators)方法对基态(X1Σg ),SAC-CI的GSUM方法对激发态(A1Σu )和(B1Πu)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到相应电子态的完整势能函数.用得到的势能函数计算与基态(X1Σg ),第一激发态(A1Σu )和第二激发态(B1Πu)相对应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωeχe),结果与实验数据基本吻合.     

LiH分子X 1Σ+、 A 1Σ+和B 1Π态的势能函数

利用SAC/SAC-CI方法,使用D95(d)、6-311G**及cc-PVTZ等基组,对LiH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Σ+)及第二简并激发态(B1Π)的平衡结构和谐振频率进行了优化计算.通过对三个基组的计算结果的比较,得出了D95(d)基组为三个基组中的最优基组的结论;使用D95(d)基组,利用SAC的GSUM(GroupSumofOperators)方法对基态(X1Σ+)、SAC-CI的GSUM方法对激发态(A1Σ+和B1Π)进行单点能扫描计算,用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数,得到了相应电子态的完整势能函数;从得到的势能函数计算了与基态(X1Σ+)相对应的光谱常数,结果与实验数据较为一致.     

BeF_(2)分子基态势能函数研究

利用密度泛函理论(DFT)B3LYP/aug-cc-pVTZ方法对BeF和BeF_(2)分子的结构及电子性质进行计算,得到BeF分子的基态电子态为X^(2)Σ^(+),平衡核间距R_(e)=0.1367 nm,BeF_(2)分子最稳定构型为D_(∞h)构型,基态电子态为X^(1)Σ_(g)^(+),离解能D_(e)=13.4 eV.利用最小二乘法拟合了BeF分子基态的Murrell-Sorbie势能函数,并得到其光谱数据与力常数.结合全局多体项展式方法,导出了基态BeF_(2)分子基态势能函数的解析表达式,该函数准确反映了BeF_(2)分子的结构以及静态反应特征,这些结果为进一步探索BeF_(2)的微观分子反应动力学提供了基础.     

MgH分子X2Σ+,A2Π和B2Σ+电子态的势能函数

利用QCISD(T),SAC-CI方法和cc-pVQZ,aug-cc-pVTZ,6-311 G及6-311 G(3df,2pd)基组,对MgH分子的基态X2Σ ,第一简并激发态A2Π和第二激发态B2Σ 的结构进行优化计算.通过对4个基组计算结果进行比较,得出6-311 G(3df,2pd)基组为最优基组.使用6-311 G(3df,2pd)基组和QCISD(T)方法对基态X2Σ ,SAC-CI方法对激发态A2Π和B2Σ 进行单点能扫描计算,然后采用Murrell-Sorbie函数及修正的Murrell-Sorbie C6函数进行拟合,得到了相应电子态的势能函数参数和对应的光谱常数.计算结果表明,用修正的Murrell-Sorbie C6函数计算得到的MgH分子基态和第一简并激发态的光谱常数ωe,ωexe,Be,αe与实验数据吻合很好.表明修正后的Murrell-Sorbie C6函数能更为准确地描述MgH分子的基态和第一激发态的势能函数.     

OH分子基态（X2Π）的结构与势能函数

采用密度泛函理论的B3LYP方法和二次组态相互作用(QCISD(T))方法优化计算了OH分子基态(X²Π)的平衡结构、振动频率和离解能.根据原子分子反应静力学原理，导出了OH分子基态(X²Π)的合理离解极限，采用最小二乘法拟合Murrell-Sorbie函数得到了相应的势能函数和与该基态相对应的光谱常数(B_e，α_e，ω_e和ω_eχ_e)，计算结果与实验数据符合得相当好. 关键词： OH分子 2Π)')" href="#">基态(X²Π) 势能函数     

OH, OCI, HOCI(1A')的从头算与势能曲线

采用Gassian09程序包中的多种方法对OH, OCI, HOCI分子的基态结构进行优化计算, 优选出QCISD/6-311G(2df), B3P86/6-311+G(2df)方法分别对OH(X²), OCI(X²)分子进行计算, 得到平衡核间距R_OH=0.09696 nm, R_OCI=0.1569 nm, 谐振频率ω(OH)=3745.37 cm^-1, ω(OCI)=892.046 cm^-1, 与实验结果非常符合. 用Murrell-Sorbie势能函数对OH和OCI分子的扫描势能点进行拟合, 其扫描点都与四参数Murrell-Sorbie函数拟合曲线符合得很好．优选出QCISD(T)/D95(df, pd)方法对HOCI分子进行计算, 得到基态为X¹A', 键长R_OH =0.0966 nm, 键角∠HOCI=102.3°, 谐振频率ω₁(a₁)=738.69 cm^-1, ω₂(b₂)=1260.25 cm^-1, 离解能D_e=2.24eV. 通过比较发现这些结果与实验值符合得很好,并优于文献报道的结果. 随后计算出了力常数, 在此基础上,推导出HOCI分子的多体展式势能函数.报道了HOCI分子对称伸缩振动势能图中在H+OCI →HOCI反应通道上有一鞍点, H原子需要越过1.74eV的能垒才能生成HOCI的稳定结构, 在Cl+OH→HOCI通道上不存在明显势垒, 容易形成稳定的HOCI分子.     

OH，OCI，HOCl（1A＇）的从头算与势能曲线

采用Gassian09程序包中的多种方法对OH,OCI,HOCl分子的基态结构进行优化计算,优选出QCISD／6—311G（2df）,B3P86／6—311＋G（2df）方法分别对OH（X2II）,OCI（X2Ⅱ）分子进行计算,得到平衡核间距RoH=0．09696nm,Rocl=0．1569nm,谐振频率w（OH）：3745．37cm-1,w（OCI）=892．046cm-1,与实验结果非常符合．用Murrell—Sorbie势能函数对OH和OCI分子的扫描势能点进行拟合,其扫描点都与四参数Murrell—Sorbie函数拟合曲线符合得很好．优选出QCISD（T）／D95（df,pd）方法对HOCl分子进行计算,得到基态为x1A ＇,键长ROH=0．0966nm,键角∠HOCl=102．3°,谐振频率w1（a1）：738．69cm-1,w2（b2）=1260．25cm-1,离解能De=2．24eV．通过比较发现这些结果与实验值符合得很好,并优于文献报道的结果．随后计算出了力常数,在此基础上,推导出HOCl分子的多体展式势能函数．报道了HOCl分子对称伸缩振动势能图中在H＋OCl→HOCl反应通道上有一鞍点,H原子需要越过1．74eV的能垒才能生成HOCl的稳定结构,在Cl＋OH→HOCl通道上不存在明显势垒,容易形成稳定的HOCl分子．     

用ECM方法研究N2分子部分激发态的势能函数!

本文用研究势能函数的新方法-能量自洽法 (energy-consistent-me thod, ECM)研究了N2分子激发态A3∑+u态,B3∏g态,B′3 ∑-u态和W3Δu态的势能,并与曾经常使用的Morse势,Huxley-Murrell-Sorbi e (HMS)势和基于实验的Rydberg-Klein-Rees (RKR)数据进行了比较.结果表明,新的ECM 势能不仅能与基于实验的RKR数据相符合,而且还能得到实验方法难以得到,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,而在这些区域,过去常用的Morse势和HMS势函数均难以得到正确的势能.因此,ECM势比Morse势和HMS势更加优秀.     

BeF2分子基态势能函数研究

利用密度泛函理论（DFT）B3LYP/aug-cc-PVTZ方法对BeF和BeF2分子进行计算, BeF分子的基态电子态为X2Σ+,平衡核间距Re=0.1367 nm,BeF2分子最稳定构型为D∞h构型,基态电子态为X1Σg+,离解能De=13.4 eV。利用最小二乘法拟合了BeF分子基态的Murrell-Sorbie势能函数,并得到其光谱数据与力常数。结合全局多体项展式方法,导出了基态BeF2分子基态势能函数的解析表达式,该函数准确反映了BeF2分子的结构以及静态反应特征,这些结果为进一步探索BeF2的微观分子反应动力学提供了基础。     

BeH,BeD,BeT分子基态(X~2Σ~ )的结构与势能函数

采用量子力学从头算方法,运用二次组态相互作用QCISD(T)/aug-cc-pVTZ和电子相关单双耦合簇CCSD(T)/6-311 G(3df,2pd)研究了BeH,BeD,BeT分子基态的结构与势能函数,计算出了这些分子的光谱数据(ωe,ωeχe,Be,αe,De),结果与实验光谱数据吻合较好。这表明上述分子基态的势能函数可用经修正的Murrell-Sorbie c6函数来表示.