Systematic trends in electronic properties of alkali hydrides

摘要

Obtaining ultracold samples of dipolar molecules is a current challenge, which requires an accurate knowledge of their electronic properties to guide the ongoing experiments. Alkali hydride molecules have permanent dipole moments significantly larger than those of mixed alkali species, and, as pointed out by Taylor-Juarros et al. (Eur. Phys. J. D, 31, 213 (2004)) and by Juarros et al. (Phys. Rev. A, 73, 041403 (2006)), are thus good candidates for cold molecule formation. In this paper, using a standard quantum chemistry approach based on pseudopotentials for atomic core representation, large Gaussian basis sets, and effective core polarization potential, we systematically investigate the electronic properties of the alkali hydrides LiH to CsH, to discuss general trends of their behavior. We computed (for the first time for NaH, KH, RbH, and CsH) the variation of their static polarizability with the internuclear distance. Moreover, in addition to potential curves, we determine accurate values of permanent and transition dipole moments for ground and excited states depending on the internuclear distance. The electronic properties of all alkali hydrides are compared with one another, in the light of the numerous other data available in the literature. Finally, the influence of the quality of the representation of the hydrogen electronic affinity in the approach on the results is discussed.Obtenir des échantillons de molécules dipolaires ultra-froides demeure un défi qui exige une connaissance approfondie de leurs propriétés électroniques pour guider notre travail expérimental. Les molécules d'hydrure d'alcalins ont un dipôle permanent significativement plus grand que ceux des dimères hétéronucléaires d'alcalins et, comme souligné par Taylor-Juarros et al. (Eur. Phys. J. D, 31, 213 (2004)) et par Juarros et al. (Phys. Rev. A, 73 041403 (2006)), sont de bons candidats pour la formation de molécules froides. Nous utilisons ici une approche standard de chimie quantique basée sur des pseudo-potentiels pour représenter les cœurs atomiques, une grande base de fonctions gaussiennes et un potentiel effectif de polarisation du cœur, pour étudier systématiquement les propriétés électroniques des hydrides alcalins, du LiH au CsH, de façon à identifier les tendances générales de leur comportement. Nous avons calculé (pour la première fois pour NaH, KH, RbH et CsH) la variation de leur polarisabilité statique avec la distance inter-nucléaire. En plus des courbes de potentiel, nous déterminons de façon précise les valeurs des moments dipolaires permanents et de transition entre l'état fondamental et des états excités, incluant leur dépendance avec la distance inter-nucléaire. Nous comparons le comportement des propriétés électroniques entre tous ces hydrures, à la lumière des nombreuses données expérimentales disponibles dans la littérature. Nous analysons finalement l'influence de la qualité de la représentation de l'affinité électronique sur les résultats.