三原子體系反應(yīng)的從頭算及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、作為典型的離子分子反應(yīng)，He+H2+和H-+H2反應(yīng)及其同位素取代反應(yīng)在天體物理、等離子體物理、高能物理中有著極其重要的應(yīng)用。它們也是比較簡(jiǎn)單的一類(lèi)離子分子反應(yīng)，對(duì)它們充分和詳細(xì)地研究有利于深入了解其它復(fù)雜離子分子反應(yīng)，也為以后更深入、精細(xì)的研究該反應(yīng)奠定了基礎(chǔ)。 本論文主要分為兩部分，一部分是應(yīng)用abinitio理論構(gòu)建了He+H2+和H-+H2反應(yīng)的勢(shì)能面，并利用準(zhǔn)經(jīng)典軌線方法計(jì)算了反應(yīng)的積分反應(yīng)截面。另一部分是利用準(zhǔn)經(jīng)典軌

2、線方法研究了He+H2+及其同位素取代反應(yīng)的立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。 在分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中，精確的勢(shì)能面是動(dòng)力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。分子反應(yīng)的反應(yīng)速率以及積分反應(yīng)截面都可以根據(jù)勢(shì)能面來(lái)計(jì)算?；趧?shì)能面的重要性，在aug-cc-pV5Z水平下構(gòu)建了He+H2+和H-+H2反應(yīng)的從頭算勢(shì)能面?；贖e+H2+反應(yīng)勢(shì)能面，計(jì)算了v=0-3四個(gè)不同振動(dòng)態(tài)下的積分反應(yīng)截面，我們發(fā)現(xiàn)振動(dòng)能比平動(dòng)能更有效的促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，積分反應(yīng)截面隨著振動(dòng)量子數(shù)的增加明

3、顯增大，對(duì)于v=0的情形，現(xiàn)在計(jì)算的結(jié)果略低于以前的理論和實(shí)驗(yàn)值；而在v=1-2反應(yīng)截面下，現(xiàn)在的結(jié)果在閾值附近又略高于以前的理論和實(shí)驗(yàn)值；在v=3初始振動(dòng)態(tài)，現(xiàn)在的結(jié)果在碰撞能低于0.7eV的時(shí)候與實(shí)驗(yàn)值符合良好。基于H-+H2反應(yīng)勢(shì)能面，計(jì)算了H-+D2和D-+H2反應(yīng)在v=0情況下的積分反應(yīng)截面，結(jié)果和以前的量子波包結(jié)果基本一致。 要想認(rèn)識(shí)一個(gè)基元化學(xué)反應(yīng)，不僅要研究它們的標(biāo)量性質(zhì)，還要研究它們的矢量性質(zhì)。矢量性質(zhì)，比如速

4、度和角動(dòng)量，不但大小直接與平動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能相關(guān)，而且還能定義反應(yīng)過(guò)程中的方向。只有把標(biāo)量和矢量性質(zhì)結(jié)合起來(lái)考慮才能給出反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)完整圖像。本文中我們利用準(zhǔn)經(jīng)典軌線理論，基于2000年P(guān)almieri等人構(gòu)造的勢(shì)能面，對(duì)He+-H2+以及他們的同位素取代反應(yīng)進(jìn)行了立體動(dòng)力學(xué)研究。我們研究了不同的碰撞能對(duì)He+H2+反應(yīng)的立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，產(chǎn)物HeH+的轉(zhuǎn)動(dòng)極化在不同的碰撞能下呈現(xiàn)不同的特性，產(chǎn)物的轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量矢量j'不僅定