重金属氢化物分子电子结构和光谱性质的理论研究

论文摘要

重金属氢化物分子的光谱性质和跃迁特性在物理化学反应和分子之间的相互作用中起着十分重要的作用。因此,对重金属氢化物分子的电子态结构以及光谱性质的充分了解显得尤为重要,这也是吸引越来越多的研究人员对其基态和激发态的理论与实验进行研究的主要原因之一。本文使用的是内收缩的多参考组态相互作用（icMRCI）的方法对重金属氢化物（HgH,AgH）分子的基态和激发态的光谱性质和跃迁特性进行理论上的研究,根据HgH分子基态势阱较浅的特点,我们使用CCSD（T）的方法对其基态的光谱性质进行了计算,并将自旋-轨道耦合作用考虑在内。具体的研究内容可简单表示成以下几点:（1）使用icMRCI方法对重金属氢化物分子进行计算,得到了HgH分子的五条解离极限（Hg（1Sg）+H（2Sg）,Hg（3Pu）+H（2Sg）,Hg（1Pu）+H（2Sg）,Hg（3Sg）+H（2Sg）and Hg（1Sg）+H（2Sg））对应的10个Λ-S电子态和AgH分子的三条解离极限（Ag（2Sg）+H（2Sg）,Ag（2Pu）+H（2Sg）and Ag（2Dg）+H（2Sg））对应的12个Λ-S电子态。通过数值求解薛定谔方程得到了束缚态的光谱常数,并使用Level程序将其拟合。本文的结果与早前的实验和理论数据都符合的很好,这说明我们的结果具有一定的可靠性。对电子组态进行分析的结果表明:重金属氢化物分子具有明显的多参考组态的特性。（2）考虑自旋-轨道耦合效应（Spin-Orbit Coupling effect,SOC effect）之后,可以通过对电子态的自旋-轨道耦合矩阵元的分析研究重金属氢化物分子电子态之间的相互作用,并且研究了HgH分子的预解离机理。研究发现对于重金属氢化物分子来说,自旋-轨道耦合作用对其势能曲线和光谱性质的影响很大,是十分重要且不容忽略的问题。自旋-轨道耦合作用使HgH分子Λ-S态的五条解离极限劈裂为七条,使AgH分子的三条解离极限劈裂为五条。本文还通过对HgH分子的Ω态波函Λ-S态的成分进行了分析,发现A2Π态和B2Σ+态在考虑自旋-轨道耦合作用之后发生了避免交叉是由于在这个位置附近,二者的成分发生了互换。这也是在考虑SOC作用之后,光谱性质发生很大变化的原因之一。（3）本文给出了HgH分子的跃迁性质,并给出了几个低激发态到基态的跃迁偶极矩和Franck-Condon因子,并计算出了与之对应的跃迁辐射寿命。其中的Franck-Condon因子和辐射寿命与已有的实验结果和理论结果符合的很好。（4）我们计算得到的AgH分子的（2）0+-X0+这两个电子态的跃迁存在以下三个性质:两个电子态之间的中间态对二者跃迁的影响很小,可忽略不计;二者的跃迁具有高度对角化的Franck-Condon因子;二者跃迁的辐射寿命很小。这些性质都是分子冷却的重要条件,本文通过对这些性质进行分析,提出了AgH分子冷却的光学泵浦方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 重金属氢化物分子的研究意义
•   1.2 HgH和 AgH分子的研究现状
•     1.2.1 HgH分子的研究现状
•     1.2.2 AgH分子的研究现状
•   1.3 本论文的主要研究内容
• 第二章 基本理论与计算方法
•   2.1 分子体系的Schr?dinger方程
•   2.2 量子化学的三个基本近似
•     2.2.1 波恩-奥本海默近似
•     2.2.2 单电子近似（轨道近似）
•     2.2.3 非相对论近似
•   2.3 量子化学从头算计算方法
•     2.3.1 Hartree-Fock自洽场方法
•     2.3.2 组态相互作用方法
•     2.3.3 多组态自洽场（MCSCF）方法
•     2.3.4 多参考组态相互作用（MRCI）方法
•   2.4 基组选择
•   2.5 双原子分子的光谱项
•   2.6 双原子分子的势能曲线
•   2.7 本论文的计算方法
• 第三章 HgH分子光谱性质的理论研究
•   3.1 HgH分子Λ-S态的势能曲线和光谱常数
•   3.2 HgH分子Λ-S态的自旋-轨道耦合
•   3.3 HgH分子Ω态的势能曲线和光谱常数
•   3.4 HgH分子的跃迁偶极矩和辐射寿命
•   3.5 本章小结
• 第四章 AgH分子光谱性质的理论研究
•   4.1 AgH分子Λ-S态的势能曲线和光谱常数
• +-X0⁺的跃迁'>  4.2 AgH分子（2）0⁺-X0⁺的跃迁
•   4.3 AgH分子进行激光冷却的可行性
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 阴爽

导师: 闫冰

关键词: 重金属氢化物分子,方法,自旋轨道耦合作用,因子,辐射寿命

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 吉林大学

基金: 国家重点研发项目(项目号:2017YFA0403300),国家自然科学基金面上项目(项目号:11874179,11574114,11874177),吉林省自然科学基金(项目号:20180101289JC)

分类号: O561

总页数: 54

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