分子超快動(dòng)力學(xué)過程的密度矩陣?yán)碚撁枋?pdf

1、利用飛秒脈沖激光研究分子的超快動(dòng)力學(xué)過程引起人們的廣泛關(guān)注。為解釋時(shí)間分辨及頻率分辨光譜實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，用適當(dāng)?shù)睦碚摲椒ㄌ接戯w秒激光場(chǎng)中分子超快動(dòng)力學(xué)成為一項(xiàng)重要的課題。在氣相條件下，理論上需要在含時(shí)Schrodinger方程中加入外場(chǎng)與分子相互作用勢(shì)來解釋外場(chǎng)對(duì)分子動(dòng)力學(xué)的影響。對(duì)于固相或液相情況，需要加入一些環(huán)境效應(yīng)諸如退相、振動(dòng)弛豫因子來描述分子動(dòng)力學(xué)過程。環(huán)境效應(yīng)的理論描述不便于用含時(shí)Schrodinger方程，人們使用密度矩陣來研究

2、含有分子與環(huán)境耦合的量子系統(tǒng)。由于多數(shù)化學(xué)反應(yīng)在液相中進(jìn)行，故密度矩陣?yán)碚摫粡V泛地應(yīng)用于研究液相分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
　　 本論文基于密度矩陣?yán)碚搧砟M、研究液相多原子分子的超快動(dòng)力學(xué)過程，探討利用超快激光脈沖優(yōu)化控制雙原子分子的選態(tài)過程。主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)基于微擾密度矩陣方法和瞬態(tài)線性極化率理論，通過自編計(jì)算機(jī)程序，我們計(jì)算丙酮溶液中Oxazine750分子的飛秒時(shí)間分辨熒光虧蝕光譜，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)

3、驗(yàn)光譜吻合很好。熒光虧蝕光譜反映了分子在液相中的激發(fā)動(dòng)力學(xué)過程。熒光虧蝕譜的快衰減過程描述了激發(fā)態(tài)的振動(dòng)弛豫過程，慢衰減過程反映了溶劑化效應(yīng)。研究了探測(cè)脈沖參數(shù)及分子與環(huán)境的耦合對(duì)熒光虧蝕譜的影響。當(dāng)探測(cè)脈沖頻率增加時(shí)，虧蝕譜的快衰減信號(hào)衰減得更快。隨著分子與環(huán)境耦合強(qiáng)度的增加，分子布居從高振動(dòng)能級(jí)躍遷到低振動(dòng)能級(jí)所需時(shí)間縮短，虧蝕譜快衰減過程加快。
　　 (2)通過計(jì)算飛秒時(shí)間分辨熒光虧蝕譜，研究了液相中葉綠素a分子的內(nèi)轉(zhuǎn)換過

4、程，理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)符合較好。探討了兩電子態(tài)間非絕熱耦合對(duì)內(nèi)轉(zhuǎn)換時(shí)間和虧蝕譜的影響。隨著兩態(tài)之間耦合強(qiáng)度的增加，內(nèi)轉(zhuǎn)換時(shí)間減少，熒光虧蝕強(qiáng)度減弱。當(dāng)特征長度的倒數(shù)增加時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)換時(shí)間增加，熒光虧蝕強(qiáng)度增強(qiáng)。隨著分子與環(huán)境耦合強(qiáng)度的增加，內(nèi)轉(zhuǎn)換時(shí)間也增加。
　　 (3)我們利用約化密度矩陣?yán)碚撚?jì)算了熱浴中氟化氫分子的基電子態(tài)的高振動(dòng)態(tài)的選擇激發(fā)過程，計(jì)算結(jié)果表明使用脈沖鏈可以增加目標(biāo)振動(dòng)態(tài)的選態(tài)躍遷幾率，且采用合適的重疊脈沖也可增

5、加在考慮弛豫效應(yīng)時(shí)的選態(tài)躍遷幾率。還研究了環(huán)境的頻率分布函數(shù)及分子與環(huán)境的耦合強(qiáng)度對(duì)弛豫過程的影響。隨著環(huán)境頻率分布函數(shù)帶寬的增加，弛豫速率增加。當(dāng)分子與環(huán)境耦合強(qiáng)度增加時(shí)，弛豫速率也增加。當(dāng)考慮環(huán)境的弛豫效應(yīng)時(shí)，目標(biāo)態(tài)的躍遷幾率會(huì)減少。
　　 (4)通過應(yīng)用可分離諧振子近似下的受激Raman散射含時(shí)微擾理論計(jì)算了thodamine6G分子的十三個(gè)模式的飛秒受激Raman光譜，并計(jì)算了吸收光譜。理論計(jì)算在不同延遲時(shí)間下在共振、非