BN分子跃迁谱线的理论研究

借助孙卫国等建立的能正确计算双核体系跃迁谱线的理论方法,研究了材料分子BN从电子态b1Π向电子态a1∑+跃迁过程中(0,0)、(1,1)跃迁带的P线系跃迁谱线。研究获得的理论结果不仅很好地重现了已知的实验结果,同时还预测了这些跃迁带包含转动量子数J=80在内的高激发振转态的跃迁谱线数据,从理论上为进一步掌握BN分子性能提供了重要的结构信息。

用可变阶数的代数方法研究双原子体系的完全振动能谱和离解能

不同双原子分子电子态的势能(或振动能谱)的展开性质可能不同,文章将固定阶数的代数方法(AM)改进为可变阶数的代数方法,使得该方法可以研究各种不同性质(不同能量展开阶数)的双原子分子电子态,也可以解决光谱计算中可能出现的"蝴蝶效应"问题。利用阶数可变的AM方法研究了原来固定阶数的AM方法难以给出正确结果的N2-a′1Σu-,Li2+-2 2Σg+,4 He D+-X1Σ+和39 K85 Rb-(2)3Σ+等不同双核体系的完全振动能谱与离解能,不但得到了与实验数据精确相符的理论结果,还正确地预言了许多由于实验条件与技术原因而未能测得的物理数据。研究表明阶数可变的AM方法能够更广泛地用于研究各类双核电子态体系的完全振动能谱和体系离解能。

双原子离子的振动能谱与离解能研究

应用孙卫国等建立的AM方法和最新创建的精确计算双原子分子离解能的新解析表达式,对Li2+离子的X2Σg+电子态和CO+离子的X2Σ+电子态的完全振动能谱和离解能进行研究,获得了与实验结果符合得很好的理论结果。结果表明,AM方法和新解析式相结合的理论方法同样也适用于双原子离子体系。

双原子分子高振转激发态跃迁谱线间的相互关系研究

从双原子分子跃迁谱线的普遍表达式出发,建立了预言双原子分子P、R、Q线系高激发振转跃迁谱线的新代数方法,并给出了1组解析的物理公式。本文从这些公式出发,以TiF(4Γ5/2-4φ3/2)的(0,0)振动带的Q支跃迁谱线为例,进一步分析了高激发振转跃迁谱线的相互依赖关系,定义了表征实验测定谱线对新谱线的贡献度C(contribution)参数。结果表明,新代数方法提出的物理公式不仅很好地复现已知的实验数据,正确地预言了实验未能测定的很多高激发振转跃迁谱线,而且还能了解不同实验谱线对新谱线的贡献程度,使人们能深入地了解给定跃迁体系中各条谱线之间的相互关系。

分子内氮原子上亲核取代反应生成三元氮杂环的理论研究

采用密度泛函方法 M062X在6-31+G**基组水平上以-CH(CHO)-CH2-NFR(R=H,CH3)为计算模型,考察分子内可能发生的2种竞争反应路径——氮原子上的亲核取代反应和消去反应。R=H的亲核取代反应能垒为49.7 kJ/mol,而R=CH3亲核取代的反应能垒为68.6 kJ/mol,表明CH3的空间位阻明显提高了反应能垒。R=CH3的优势路径是亲核取代,产物为三元氮杂环,而消去历程的能垒为151.7 kJ/mol,得到的是开链副产物。计算结果表明,分子内氮原子上亲核取代反应生成三元氮杂环比较容易发生,且对其竞争路径消去反应有着明显的优势。

N_2分子部分电子态的完全振动能谱和离解能的研究

借助最新创建的能精确计算双原子分子离解能的新解析表达式,结合孙卫国等建立的能正确获得某双原子分子/离子电子态的完全振动能谱的代数方法(AM),对N2分子的X1∑+g和B3∏g电子态的完全振动能谱和离解能进行了研究,获得了与实验值符合得很好的理论结果,同时为相关领域提供了可靠的高激发振动态的理论光谱数据。

精确研究AlO分子P线系高振转跃迁谱线

对大部分双原子分子体系某一跃迁带而言,由于受实验条件的限制,往往很难获得跃迁带内高振转能级的跃迁谱线,而只能测得一组几乎能包含体系振转信息的实验能谱子集合。本文应用能精确预言双原子分子P线系高激发振转跃迁谱线的新解析物理公式,首次从理论上研究了AlO分子在电子态B2∑+-X2∑+跃迁中(5,6)跃迁带的P支跃迁光谱,基于一组有限的实验谱线,获得了该跃迁带包含转动量子数J=80在内的未知的高激发振转态跃迁谱线。

TaO分子跃迁结构的理论研究

结合实验上获得的有限的低激发振转态的跃迁结构,利用孙卫国等建立的能精确计算双核分子体系跃迁谱线的理论方法,研究了TaO分子K2Φ5/2-X2Δ3/2跃迁过程中(1,2)跃迁带的R线系跃迁结构。获得的理论结果在重现已知实验数据的基础上又成功预测了包含转动量子数J=80.5在内的高激发振转态的跃迁谱线数据,为进一步正确认识TaO分子的微观结构提供了重要的光谱信息。

精确预言双原子分子Q线系高振转激发态的跃迁谱线

用多重差分的方法,从双原子分子跃迁谱线的普遍表达式出发,已经建立起了预言双原子分子P线系高激发振转跃迁谱线的解析物理公式。采用同样的方法,充分利用现有实验条件下测定的部分振转跃迁谱线数据,文章建立了预言双原子分子Q线系高激发振转跃迁谱线的物理公式。使用该公式和一组经过物理筛选的(15条)精确的实验跃迁谱线,研究了IrN分子A1Π—X1Σ+跃迁系统中(4,1),(3,1)跃迁带的Q支发射光谱。结果表明,该公式不仅很好地重复了所有已知的实验光谱数据,且正确预言了实验没有获得的很多高转动量子态的未知发射谱线,从而提供了一种新的预言高转动量子态的未知跃迁谱线的物理方法。

差分收敛法对双原子分子高J值转动谱线的预言

为了更精确地预言转动量子数J≥100时双原子分子R支和Q支的振转跃迁谱线,本文在考虑了转动能级展开式中高阶小项H_υ的前提下重新推导出能更好地预言R支和Q支跃迁谱线的物理解析公式.另一方面,通过对差分收敛法计算过程的细致分析,从物理误差的角度提出了一个在没有实验数据作为参照时仍然能有效收敛的重要物理判据.应用这些新公式和新判据对TiF和CO分子R支振转跃迁谱线和TiF分子Q支振转跃迁谱线进行了研究.结果表明:包含高阶小项H_υ的新公式的预言结果精度比原有不含Hυ的公式的结果提高了一个数量级;新判据的使用能更有效地减小预言谱线的可能误差,提高预言结果精度.最后通过与最小二乘法计算结果的对比,进一步说明新公式和新判据在预言R支和Q支振转跃迁谱线数据方面的有效性和准确性.

CO电子基态P线系跃迁谱线的理论研究

基于微分的思想,结合经典的双原子分子跃迁谱线表达式,提出了预言双原子分子P线系高激发振-转跃迁谱线的新解析物理公式.对于某分子电子体系的某一P支跃迁带,利用实验上获得的一组(15条)精确的跃迁谱线和该跃迁带对应的上下振动态的转动常数(Bυ',Bυ″)的精确数据,该公式不仅可以精确地重复已知的实验跃迁谱线,而且还能预测出实验上难以获得的更高激发态的跃迁谱线数据.利用该公式,研究了CO分子电子基态的(2,0)振-转跃迁带的P支跃迁谱,预言了包含转动量子数J=80在内的很多未知的高激发振-转态发射谱线的正确数据.

用节点变分的代数方法研究双原子体系的完全振动能谱和离解能

对于使用实验数据作为原数据进行的数值计算,由于实验误差的普遍存在,在数值计算过程中可能存在对实验误差的放大效应,使得微小的实验误差对数值计算的结果产生明显影响.因此本文通过在AM(algebraic method)方法中加入用以抵消实验误差的微小变分项δE,从而将AM改进为节点变分的代数方法VAM(variational algebraicmethod).该方法具有更广泛的适用范围,尤其对处理那些实验数据较少、误差较大、已知的实验振动能级远离体系离解能的双原子体系效果明显.本文利用VAM方法研究了AM方法难以处理的5~1Π_u^7Li_2,(6d)~1△_9Na_2,(7d)~1△_9Na_2和5~1∑^+NaK等不同碱金属双原子分子的完全振动能谱与离解能,不但得到了与实验数据精确相符的理论结果,还正确地预言了许多由于实验条件与技术原因而未能测得的物理数据.充分表明了VAM方法的可行性与正确性.此处对数值误差的分析和物理思考对其他精确的数值计算或数值模拟研究也有积极的参考意义.

Cl_2^+离子R支跃迁光谱的理论研究

从双原子分子能级的物理表达式出发进行多次微分,建立了预测双原子分子体系R支高振转跃迁谱线的新解析公式.使用新解析公式预测双原子体系R支高阶跃迁谱线的数据时,最多只需15条精确的实验跃迁谱线和该跃迁带中对应的上下振动态的转动光谱常数Bv′和Bv″将该解析公式用于预测Cl_(2^+)离子A^2Πu—X^2Πg跃迁系(3,7)带和(4,8)带的跃迁谱线,不仅精确的重复了实验给出的较低阶的跃迁光谱数据值,而且正确预言了所研究体系中缺失的振转跃迁谱线,尤其是高阶的跃迁谱线数据.

VN分子R线系跃迁结构的研究与分析

本文借助孙卫国课题组建立的能精确计算双原子分子R线系发射谱线的物理公式,利用实验上获得的低振动态跃迁谱线数据研究了电极材料VN分子电子态f1Φ—a1以及电子态d1Σ+—X3 1等跃迁体系的(0,0)跃迁带的R线系发射谱线.从理论上预言了实验上难以获得的该跃迁带R线系高振转激发态的跃迁结构,为急需VN分子内部结构的其他研究领域提供了重要的结构信息.从这些公式出发,我们定义了表征实验测定谱线对新谱线的贡献度C(contribution)参数,进一步分析了高激发振转跃迁谱线的相互依赖关系,结果表明该物理公式不仅很好地复现了已知的实验数据,正确地预言了实验未能测定的高激发振转跃迁谱线,而且还能了解不同实验谱线对新谱线的贡献程度,基于这些贡献度,实验学家可以将有限的资源更好地进行分配,重点研究那些贡献度大的振转跃迁谱线.

Li_2部分电子态的完全振动能谱与离解能的精确研究

本文将孙卫国等建立的精确计算双原子分子离解能的解析表达式作为分子振动能级正确收敛的重要物理判据,应用代数方法,进一步研究了重要的碱金属Li2的5个电子态的完全振动能谱和离解能,获得了这些电子态的精确振动光谱常数,同时也得到了包括接近分子离解极限在内的完全振动能谱和与实验值符合得很好的理论离解能.这些计算结果为许多需要这些电子态振动数据的研究领域提供了重要的研究数据.

低能电子与H_2分子碰撞振动激发动量迁移散射截面的研究

采用振动密耦合方法及基于量子力学从头计算的静电势、交换势和相关极化势,研究了低能电子与H2分子碰撞振动激发的动量迁移散射截面.通过包含18个振动波函数、8个分波和16个分子对称性,得到了收敛性很好的ν=0→ν′=0,1,2,3,4等几个振动跃迁通道的动量迁移散射截面值,并在入射电子能量1eV<E≤10eV时给出了比以前的理论研究更为合理的总的动量迁移散射截面.

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.

基于严格交换势的低能电子与H2分子碰撞振动激发散射截面的研究

严格交换势用于研究低能电子与H2分子的弹性和非弹性散射截面,线性代数方法和R-矩阵传播子相结合求解基于振动密耦合方法的积分-微分耦合方程组,由此得到收敛的(0→0,0→1,0→2)散射微分截面和积分截面.理论计算结果与目前优秀的实验值和其他理论计算值进行了比较,表明基于振动密耦合方程的严格交换势在低能电子与H2分子振动激发散射中有重要作用.

用预言振转跃迁谱线的新公式研究AuO分子电子跃迁P支的高激发态发射谱线

本文在孙卫国等建立的预测双原子分子高转动激发态的振转跃迁能谱的解析物理公式的基础上,增加了该公式推导时被省略的高阶转动项Hυ对能级的贡献,获得了包含此高阶小项的预测双核体系高转动激发态的振转跃迁谱线的新表达式.使用该新公式对AuO分子P支发射跃迁光谱的研究表明:加入高阶转动常数Hυ后的新公式所预言的振转跃迁谱线的精度比不包含Hυ的公式给出的结果提高了约一个数量级.因此,更加有力地表明了使用多重差分法建立的这类物理公式在预言实验未给出的物理数据方面的正确性和有效性.

运用球高斯分布极化势研究低能电子与H_2分子碰撞的振动激发动量迁移散射截面

用最近改进的球高斯分布(distributed spherical Gaussian,DSG)极化势模型,在振动密耦合框架下和基于量子力学从头计算的静电势、交换势的基础上,研究了低能电子与H2分子碰撞振动激发的动量迁移散射截面(momentumtransfer cross section,MTCS).通过包含18个振动波函数、5个分波和16个分子对称性,得到了0<E≤10eV时收敛性很好的ν=0→ν′=0,1,2,3等几个振动跃迁通道和总的MTCS,并与其他实验和理论得到的值进行了比较和分析.