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BeF，BeO，AlO分子的基态及低激发态势能函数研究

作　者: 寇素华
导　师: 朱遵略
学　校: 河南师范大学
专　业: 原子与分子物理
关键词: CASSCF MRCI 双原子分子 光谱常量 振动能级 分子常数
分类号: O561.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


分子势能函数的研究一直是原子分子物理、材料科学和量子化学等领域的一个重要课题。分子势能函数是分子电子结构的完全描述,同时也是核运动的势函数。对分子势能函数的深入研究可以为航天技术、材料技术、激光技术等许多高新科技技术的研究提供分子的光谱数据、结构参数等大量相关信息。因此,分子势能函数的理论研究有着长期的实际需要和现实意义。本文在简单介绍双原子分子的势能函数研究的背景和意义、分子结构和分子势能函数的基本理论、双原子分子的结构和势能函数的理论计算方法的基础上,采用完全活化空间自洽场(CASSCF)方法及内收缩多参考组态相互作用(MRCI)理论,利用Murrell-Sorbie (M-S)解析势能函数,对双原子分子BeF,BeO和AlO的基态和低激发态结构和势能函数进行了理论研究。首先采用CCSCF和MRCI方法,结合Be原子的基组cc-pV5Z和F原子的基组aug-cc-pV6Z,计算了BeF自由基基态X~2Σ+及两个低激发态A~2Πr和B~2Σ+的光谱常数,并通过求解核运动的径向Schr?dinger方程得到了J = 0时各电子态的振动能级,转动惯量和离心畸变常数。通过与实验及其他理论计算的分析比较,不仅解决了BeF自由基的基态势能曲线是否存在势垒以及离解能计算结果存在争议等问题,也得到了各电子态比较准确且较为全面的光谱常数。其次,使用高精度的MRCI理论,结合Be原子的基组cc-pV5Z和O原子的基组aug-cc-pV6Z,研究了BeO分子基态X1Σ+和四个激发态(a3Π、A1Π、b3Σ+、B1Σ+)的势能曲线,然后借助Molcas程序中的VIBROT模块将扫描数据进行拟合,然后得出各个态的光谱常数(Re,ωe,ωeχe,Be和αe),并通过求解绝热近似下的核运动的径向Schr?dinger方程,得到了J=0时BeO分子基态存在的全部63个振动态,并针对每一振动态,求出了该分子基态的振动能级,经典转折点,离心畸变常数和惯性转动常数。通过与实验值比较不难发现,振动能级和经典转折点值均与实验结果相符很好,并同时解决了离解能的数值争议问题。最后,采用CCSCF和MRCI方法,结合基组aug-cc-pV6Z,对Al16O分子基态分别进行了结构优化和单点能扫描计算,并通过Molcas程序中的VIBROT模块将扫描数据进行拟合,然后得出Al16O分子和Al18O分子基态的光谱常数(Re,ωe,ωeχe,Be和αe)、振动能级和分子常数等,并对计算结果进行了分析讨论。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 研究背景与现状  10-11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 研究方法  12-14
第二章 分子势能函数的基本理论  14-20
  2.1 Born-Oppenheimer 近似  14-17
  2.2 分子的电子谱项  17-20
    2.2.1 分子轨道  17
    2.2.2 分子的电子组态  17-20
第三章 量子化学计算方法  20-26
  3.1 Hartree-Fock 理论方法  20-22
  3.2 多参考组态相互作用理论（MRCI）方法  22-23
  3.3 完全活性空间自恰场(CASSCF) 方法  23-25
  3.4 计算方法的实现  25-26
第四章 双原子分子势能函数的理论研究  26-56
  4.1 双原子分子势能函数的基本性质  26-28
    4.1.1 双原子分子势能函数的形式  26
    4.1.2 M-S 势能函数及力常量与光谱数据间的关系  26-28
  4.2 BeF 自由基基态和低激发态的光谱性质和分子常数的研究  28-41
    4.2.1 引言  28-29
    4.2.2 BeF 自由基基态和低激发态的离解极限  29
    4.2.3 BeF 自由基基态的势能函数和光谱常数  29-37
    4.2.4 BeF 自由基低激发态 A~2Πr 和 B~2Σ~+的光谱常数和分子常数  37-40
    4.2.5 小结  40-41
  4.3 BeO 分子基态和低激发态的势能曲线的理论研究  41-47
    4.3.1 引言  41
    4.3.2 研究方法  41-42
    4.3.3 结果与讨论  42-47
    4.3.4 结论  47
  4.4 AlO 分子基态势能曲线的理论研究  47-56
    4.4.1 引言  47-48
    4.4.2 计算方法  48
    4.4.3 结果与分析  48-53
    4.4.4 小结  53-56
第五章 结论  56-58
  5.1 主要研究结果  56
  5.2 问题与展望  56-58
参考文献  58-64
致谢  64-66
攻读学位期间发表的学术论文目录  66-67

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 分子物理学、原子物理学 > 分子物理学 > 分子光谱
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