多原子分子在强飞秒激光场中的解离

强场化学是一个新的研究领域,分子在强激光场中解离则是该领域中的一个重要课题.本文阐述分子在强飞秒激光场(1013～1014W·cm-2)中的解离规律以及我们所提出的场致解离(FAD)理论.在模型中我们考虑的是分子离子的解离,而且只考虑那些键轴平行于激光场方向的离子.此模型要求先计算出分子离子的缀饰势能面(DressedPES),再计算键长随时间变化的准经典轨线(QCT).以甲烷、丙酮为例进行了实验和理论研究,理论计算的结果能很好地阐明观察到的实验结果.

有场和无场下高价乙炔阳离子的理论研究

使用(U)B3LYP方法,选用6-311++G(d,p)基组,研究了在无场和不同外加电场强度下高价乙炔阳离子[C2Hn2+(n=2,34)]的结构、稳定性以及去质子化解离反应.研究表明,在无场下,C2H22+和C2H32+是稳定的,但C2H42+不稳定,自发解离生成两个C+和两个H+,C2H24+的这种解离归因于库仑爆炸.当外加电场强度达到0.06a.u.时,C2H22+自发解离生成C2H++H+;而对于C2H32+,当外加电场仅为0.0075a.u.时,自发解离生成C2H2++H+.C2H22+和C2H32+在场中的这种自发解离被归结为场致解离.

脉宽对飞秒强激光场中甲烷离子解离几率的影响

从实验和理论两方面研究了超快激光脉宽对强激光场中甲烷离子解离的影响．所用飞秒激光波长是800nm,峰值强度是8．0×10^(13)W/cm^2．解离初级碎片离子CH_3^+的相对产量随脉宽增加而增加,当激光脉宽大于120 fs时趋于饱和．在理论方面,我们运用场致解离模型和准经典轨线方法计算了甲烷离子的解离几率；另外还在分子的取向效应和激光强度空间分布两方面对解离几率进行了修正．修正后的结果表明甲烷离子C—H键解离至少需要23 fs,并在100 fs以上脉宽时饱和．理论结果与实验观察大致相符．

飞秒强场中NO_(2)的解离

分别利用810,405和270nm飞秒激光对NO2的解离和电离现象进行了实验研究.结果表明在3种波长下NO2+/NO+比率与场强无关,而与波长有关,即长波长有利于产生母体离子,较短波长易产生碎片离子;碎片离子来源于场致电离产生的母体离子进一步解离;实验中所有碎片离子峰形都显示解离过程释放出很小的平动能.和激光强度相比,激光波长在多原子分子强场电离解离过程中更为重要.