基于从头算原理研究(RbCs)n (n≥2)的结构与光谱

摘要

相比与超冷原子,超冷分子因为具有更丰富的振动能级而被大家预期会有更多重要的特性。因此,超冷极性分子这一研究领域倍受青睐。在这个快速发展的领域,超冷极性分子由于具有永久的电偶极矩,所以很容易通过外场进行操控,而且具有可调控的各向异性长程偶极-偶极相互作用,这使其在高分辨率光谱、量子信息处理、量子计算、精密测量、超冷化学、BCS、超流态以及多体问题等领域都有很广的应用。目前实验上主要是通过光缔合或者 Feshbash共振等方法制备超冷极性分子。而理论计算分子的动力学行为可以为实验提供可控参数、进一步解释实验现象,为多体问题的研究提供良好的实验平台。因此本文主要是用 Gaussian09软件基于从头算原理研究(RbCs)n体系的性质,并用全维量子动力学模拟研究(RbCs)2的几何结构及其红外吸收光谱,进一步全面研究 RbCs相互作用。
　　本论文主要研究完成的工作如下:
　　第一,利用 Gaussia09软件使用耦合簇方法并选择包含电子关联的基组优化(RbCs)2的最小结构,并与已有的结构进行对比。对最小结构进行频率计算,得到并分析分子的简正模式及对应的振动频率。
　　第二,通过全维量子动力学模拟研究了(RbCs)2的红外吸收光谱。用 Gaussian09软件扫描(RbCs)2的势能面及偶极矩面,利用关联扩展公式表示(RbCs)2的势能面和偶极矩面并利用最小二乘法将其拟合成多项式之和的形式,用 MCTDH演化波函数,计算得到不同激发态的激发能量及其对应的本证波函数。通过偶极自相关函数的傅里叶变换以及直接计算不含时的偶极矩矩阵元得到红外吸收光谱强度,为实验提供可靠参数。
　　第三,用 Gaussian09软件选择合适的基组优化团簇(RbCs)n(n=3,4,5)的最小结构并对其进行频率计算,研究其振动特性和红外吸收光谱,从而进一步详细的解释 RbCs分子间的相互作用。

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第一章 引言

1.1 超冷极性分子研究背景

1.2 RbCs多体相互作用与碱金属团簇的研究现状

1.3 本文研究内容

第二章 理论方法

2.1 多维势能面的产生

2.2 解多维薛定谔方程

2.3 红外吸收光谱理论

2.4 本章小结

第三章 (RbCs)2分子的全维动力学研究

3.1 (RbCs)2的哈密顿量及偶极矩算符

3.2 数值模拟

3.3计算结果和讨论

3.4本章小结

第四章 (RbCs)n 振动光谱

4.1 (RbCs)n的稳定结构

4.2 (RbCs)n的振动光谱

4.3 本章小结

第五章 总结和展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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