反应体系B++H2基态和第一激发态的含时波包理论研究

作     者：孙博 

作者单位：辽宁大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张成园

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：含时波包法 反应概率 积分散射截面 热速率常数 

摘      要：分子反应动力学是在微观粒子层面上研究分子反应基本规律和特性以及反应机理的一门学科,其与统计热力学,结构化学,量子化学共同构成了物理化学的四大基石。含时波包方法是研究分子反应动力学最重要的方法,能够较为直观的给出三原子反应体系的动力学信息。本文首先基于本课题组新构建的BH基态势能面,应用含时波包方法讨论了反应B(P)+H(X∑)→BH(X∑)+H(S)体系的动力学行为。研究了在0.1到1.0 e V碰撞能量范围内,总角动量J=0、10、30、40、50、70、80、100、140、150、160和165时的反应概率,积分反应截面和热速率常数。结果表明,利用科里奥利耦合(CC)与离心突变近似(CS)给出的反应概率没有明显差异,但对于B(P)+H(X∑)反应,由于势阱的存在,所有的反应几率曲线都具有振荡结构。通过计算在不同的振动量子数v=0、1(j=0)和不同的旋转量子数j=0、1、2、3、4(v=0)下的总反应概率,我们发现振动激发和旋转激发限制了B(P)+H(X∑)→BH(X∑)+H(S)反应的进行。其次基于新势能面研究了第一激发态反应B(P)+H(X∑)→BH(AΠ)+H(S)的含时波包动力学行为。详细讨论了不同总角动量下反应概率与碰撞能量的依赖关系,观察反应概率图像发现振荡非常明显,B(P)+H(X∑)(v=0,j=0)的反应阈值随J的增加而增加,但反应概率随J的增加越来越小。而通过CC和CS计算得到的反应概率图像基本重合,这与基态得到的结果一致,更加证实了CC对此反应体系没有影响。此外,通过分析J=0时不同旋转量子数j=0-4和振动量子数v=0-4下反应几率的分布情况,发现振动激发的激发态越高,反应阈值越低,这说明振动激发可以大大增加反应的概率。旋转激发的激发态越高,反应阈值越低,反应越容易发生。通过比较v=0和v=1的积分散射截面,可以看出,随着振动量子数的增加,反应发生的概率逐渐增加。但当振动量子数v增加到2和3时,图像展现出了反应随着能量增加而下降的趋势。