创建原子与分子物理及高温高压物理与高压合成研究基地的回顾与展望

简要介绍了吉林大学原子与分子物理研究所(含高压物理与高压合成)及四川大学原子与分子物理研究所、高温高压物理研究所的创建经过和所取得的主要成就,并略谈今后的发展方向。

谁是双原子分子完全振动能谱的正确物理表象?

对一个双原子分子或离子的同一个电子态,不同的实验研究往往给出有一定差异的不同的实验振动能级集合以及不同的振动光谱常数集合;以BeH+-X1∑+电子态和CO+-X2∑+电子态为例,首次用计算双原子分子或离子的精确振动光谱常数和完全振动能谱的代数方法(Algebraic Method,AM)研究了不同实验振动能级集合的物理性质。研究表明,由于AM完全振动能谱质量的优劣直接由输入的实验振动能级的正确性和精确度决定,因此可以用AM方法及其使用的物理判据作为判断同一电子态的不同实验振动能级集合正确性的有效物理方法和判据。

钱学森同志促进了原子分子物理与物理力学的长期结合与发展

钱学森同志是国家杰出贡献科学家、一级英雄模范、爱国知识分子的典范、自觉的马克思主义者、在群众中享有崇高威望的共产党员的优秀代表．我们一直向他学习、致敬．今年10月31日下午刚写完冷聚变的全原子论的论文，惊悉他逝世，不胜哀悼!

原子分子物理研究进展

总结和回顾了原子与分子物理研究内容和最近发展 。

庆祝我国创建原子与分子物理学科建设基地三十周年

1创建研究基地概要 新中国成立前我国原子与分子物理老一辈物理学家做出过杰出成绩，但没有把它当成一个重要学科来发展．只有在新中国成立后，才逐步明确把原子与分子物理当成一个重要学科来发展．根据国家科学技术发展的需要，50年代我在吉大带领一些人，由小到大，开展了原子与分子物理的系统研究．60年代初，我被任命为国家科委物理组的成员，在制订12年补充规划时，由我起草把原子与分子物理理论补充列人理论物理的发展规划中，

纳米钨在高压下的物理力学行为与尺寸效应研究

探究尺寸效应对材料高压物性的影响规律有助于开发具有新颖或者改良特性的新材料。采用金刚石对顶砧结合同步辐射X射线衍射技术,研究了平均晶粒尺寸分别为30和65 nm的多晶钨粉在高压下的静态压缩行为。通过分析每个压力点下X射线衍射图谱的峰位和半高宽等,得到了纳米金属钨在高压下的晶胞体积、晶粒尺寸和微观应变等。通过拟合三阶Birch-Murnaghan方程,得到了30和65 nm钨的体弹模量,分别为257(7)GPa和343(8)GPa。结合前人的研究结果发现,当晶粒尺寸从微米降低至10 nm,钨的屈服强度逐渐增大,10 nm钨的屈服强度较微米晶样品的屈服强度提高了3.5倍;体弹模量呈现先增大后减小的趋势,30 nm钨的体弹模量较65 nm钨减小了25%。

氢同位素双原子分子的解析势能函数

研究从重水中分离出T2 .首先 ,根据光谱常数导出氢同位素双原子分子ExtendedRydberg的分析函数 ,基于同位素效应计算OT(X2 Пi)的光谱常数 ,有助导出三原子分子 ,如DTO的解析势能函数 .将这些ExtendedRyd berg解析势能函数用于氘交换分离氚的热力学与分子反应动力学研究 .此外 ,由同位素位移极值得到当振动量子数vmax≈ 11.5 ,振动能级间隔△Ev(H2 )≈△Ev(T2 ) ,若v <vmax,△Ev(H2 ) >△Ev(T2 )和v>vmax时 ,△Ev(H2 ) <△Ev(T2 ) .因而 ,温度较低时 ,平衡移向T2 ;温度较高时 ,平衡移向H2 .与文献结果相似 。

氢(氘、氚)分子与低能氦原子(E=0.1eV)碰撞研究

对H2 ,D2 ,T2 碰撞体系 ,采用Tang Toennies势 ,用密耦方法求解散射方程 ,计算了 E =0 .1eV 时 0 0 0 0 ,0 0 0 2 ,0 0 0 4分子转动激发分波截面和角分布 ,并研究了原子与分子碰撞弹性分波截面和非弹性激发截面随量子数增加的变化规律。

理论离实验有多远?——用代数方法精确研究双原子分子的完全振动能谱和离解能

本文较系统地简介了双原子分子振动能谱和离解能的研究历史、现状及若干研究方法,重点介绍了孙卫国等最近建立的研究双原子分子完全振动能谱的代数方法(AM)和计算双原子分子离解能的新物理公式。然后应用AM方法和离解能新公式对一批同核和异核双原子分子,以及双原子分子离子电子态的完全振动能谱和离解能进行了研究。结果表明,AM方法和新建立的离解能解析式相结合的理论方法对研究双原子分子及离子的完全振动能谱和离解能是行之有效的、简单经济的物理方法,为实验技术难以精确测量其高激发振动能级或离解能的双原子分子或离子体系提供了获得精确的完全振动能谱和体系离解能的一种理论新方法。

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.

用代数能量方法研究氢化物双原子分子的完全振动能谱和离解能

本文用研究双原子分子振动能谱的新方法-代数方法(AM),研究了KH-X1Σ+,RbH-X1Σ+,DF-X1Σ+和DCl-X1Σ+等四个氢化物双原子分子的电子基态的振动光谱常数和振动能谱;用代数能量方法(AEM)研究了相应电子态的分子离解能。研究结果表明:使用实验获得的少数精确的振动能级[Eυ],由AM方法得到的振动能谱不仅能够重复这些电子态的已知实验能级,还能够得到用现代实验方法或精确的量子理论方法很难得到的所有高振动激发态的能级。由AEM方法能够得到比用文献发表的振动光谱常数计算获得的离解能值更准确的分子离解能。

惰性气体氦、氖、氩原子与氢(氘、氚)分子碰撞截面的理论计算

原子分子相互作用在许多物理过程中都十分重要。原子分子碰撞过程中转动激发截面的研究是确定原子与分子间相互作用的理想方法,许多理论和实验工作者在这方面做了大量工作,并得到理论和实验数据。本文用密耦近似计算了惰性气体He、Ne、Kr与H2、D2、T2碰撞的弹性和转动激发截面,原子入射能量分别为0.05 eV、0.15 eV、0.20 eV和0.25 eV。

He原子与O_2分子相互作用势及碰撞微分截面的研究

本文用量子力学从头算方法深入研究了He原子与O2分子的相互作用势,选定CCSD(T)/6-311++G(3df,2pd)方法和基组,同时采用了Boys和Bernardi提出的Full Couterpoise方法消除了计算中的基组重叠误差(BSSE),得出了该体系的各向异性相互作用势的单点能数据,通过拟合得到了较为准确的He-O2体系相互作用势的解析表达式.采用精确度较高的密耦(Close-Coupling)近似方法,计算了He-O2碰撞体系的碰撞激发微分截面,计算得到的微分截面数据与实验值符合较好,并得出了不同碰撞能量时He原子与O2分子的碰撞的微分截面的规律.

利用密耦法对惰性元素原子与双原子分子转动激发截面的理论研究

作者运用密耦近似方法,计算了能量在64.0meV下,He原子和基态N2分子碰撞的态-态转动激发微分截面和入射能量分别在27.3meV,40.0meV,64.0meV和80.0meV下的弹性、非弹性和总微分截面;总结了该碰撞体系微分散射截面的变化规律.研究表明:在低能散射时,弹性散射主要发生在小角部分,转动激发非弹性散射主要发生在大角部分.

三原子分子受迫振动模式研究

文章在分析刚性三原子分子动力学系统受迫振动模式的基础上,提出了三原子分子动力学系统在外力作用下的受迫振动模式。

(Al_(16)Ti)^(n±)(n=0-3)离子团簇中Ti原子对电子结构及其与H_2O分子相互作用的显著影响

用密度泛函理论结合全电子自旋极化方法构建并优化出了最稳定的(Al16Ti)n±(n=0-3)离子团簇,研究了其几何结构、稳定性和电子结构.同时研究了水分子在(Al16Ti)n±(n=0-3)离子团簇表面的吸附结构和吸附能.研究结果与纯(Al17)n±(n=0-3)离子团簇的电子结构及其与H2O分子的相互作用规律做了对比.通过电子最高占据轨道和最低空轨道的空间分布,发现大部分的活性电子占据在Ti原子位置,少量电子根据曲率从大到小的顺序依次占据.通过分析最稳定的(Al16Ti H2O)n±(n=0-3)吸附化合物的几何结构可以看出,水分子都倾向于吸附在Ti原子上,并且为亲氧吸附.在所有的吸附化合物中,(Al16Ti H2O)+具有最短的平均O―H键长,比孤立H2O分子中的O―H键约长0.0003 nm,然后随着电子数的增加或减少,O―H键都会进一步被拉长.研究结果表明,Al团簇离子中Ti原子的掺杂可以有效提高H2O分子的解离效率.另外,在金属团簇的几何结构效应与杂质效应共同出现时,杂质的影响占据了主导地位.

双原子分子离子XY^+部分电子态完全振动能谱的精确研究

关于双原子分子离子XY+的完全振动能谱,目前还没有实验和理论的数据报道。本文首次应用代数方法AM(Algebraic Method),获得了BeH+-X1Σ+态,CO+-X2Σ+态,F2+-X2Πg态,O2+-A2Πu态和Li2+-X2Σg+态的精确振动光谱常数和完全振动能谱,解决了实验方法和精确量子力学理论方法难以获得双原子分子离子XY+的包含最高振动能级在内的所有高阶振动能级的精确数值这一问题。所有研究结果表明:由部分较低的实验精确振动能级,可用AM产生双原子分子离子XY+的精确振动光谱常数和包含全部激发态的完全振动能谱;所得的AM振动能谱比其他理论方法得到的结果更好。

Murrell-Sorbie势能参数与双原子分子光谱数据的关系研究

研究了Murrell-Sorbie势能参数与双原子分子光谱数据的关系。根据光谱数据编程计算了卤化氢分子的力常数和Murrell-Sorbie势能参数。反过来,运用abinitio和非线性最小二乘法拟合出了HF分子的Murrell-Sorbie势能函数和势能参数;并由此计算了HF分子的光谱数据,与实验光谱数据符合较好。这对难以获得实验光谱数据的双原子分子和离子的动力学研究有一定的参考价值。

部分卤素双原子分子激发态的势函数

用作者建立的研究双原子分子精确振动势能函数的能量自洽法(energyconsistentmethod,ECM),对四个双原子分子电子态———溴分子的两个激发态β1g(3P2)态和A'(2μ3Π)态,碘分子的激发态1μ(1D)和氯分子的激发态A'(2μ3Π)态的势能函数进行了研究.结果表明ECM势可很好地与Rydberg-Klein-Rees(RKR)数据相符合,得到了比常用的Morse势和Huxley-Murrell-Sorbie(HMS)势更加令人满意的结果.表明ECM势的确能更好地描述双原子分子电子态振动离解全过程的物理行为,ECM是一种简便易行的研究振动势能函数的成功方法.

惰性气体原子与氢的同位素分子T_2碰撞分波截面计算

用密耦计算方法及T·T(Tang-Toennies)势模型分别计算了入射能量E=0·05eV、0·15eV、0·25eV时He、Ne、Ar、Kr、Xe-T2碰撞体系的00-00弹性碰撞和00-02非弹性碰撞分波截面,结果表明:对00-00弹性碰撞,分波截面随量子数J的增加不断振荡,并随入射原子的相对碰撞能量的变化,振荡极大值的位置、收敛分波数等均有不同的变化。