含硫小分子體系全維勢能面的構建及其反應動力學研究

《含硫小分子體系全維勢能面的構建及其反應動力學研究》是依託山東師範大學，由宋玉志擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：含硫小分子體系全維勢能面的構建及其反應動力學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：宋玉志
• 依託單位：山東師範大學

項目摘要

硫對大氣環境有著重要的影響，因而含硫分子體系近年來已經成為研究的焦點。然而，為了深入地研究含硫分子體系的性質和反應機制，構建高精度的全維分子勢能面是第一要務，因為分子勢能面是研究分子結構、分子光譜及分子振動能級等性質的基礎，同時也是分子反應動力學研究的基石。本項目的主要研究內容包括兩部分：（1）構建高精度的含硫小分子體系基態、激發態及耦合態的全維勢能面，得到分子的平衡結構、過渡態及鞍點的結構、能量和振動頻率等性質；（2）基於新構建的勢能面分別利用準經典軌線理論和量子動力學方法研究相關的分子反應動力學，計算分子反應速率常數、微分截面和積分截面等動力學參數，分析反應過程中的同位素效應、量子隧穿效應和非絕熱效應等，揭示含硫小分子體系的微觀反應機理。該項目對於在原子水平和量子態層次上深入認識和揭示含硫分子體系的性質和化學反應規律具有重要意義。

結題摘要

從原子、分子層次上研究基元反應的動態結構和動態過程，進而揭示基元反應的微觀反應機理，是原子與分子物理重要的研究內容。為了精確地研究分子反應的動力學性質，構建高精度的全維勢能面是非常重要的。本項目構建了一系列雙原子和三原子分子體系高精度的全維勢能面，詳細地分析了分子體系的性質和勢能面的特點，並利用含時波包方法研究了一系列基元反應的動力學性質，揭示了反應的微觀機理。具體研究成果如下： 1、構建了雙原子分子S2(a1Δg) 和(b1∑g) 激發態，Na2基態(X1∑g)和激發態(a3∑u)高精度的解析勢能函式，得到了精確的平衡位置的幾何結構、解離能、光譜常數以及振動頻率等參數，並計算了振動和轉動能級，與其它的理論和實驗結果符合得很好。 2、構建了一系列三原子分子體系高精度的全維勢能面。利用雙多體展開方法(DMBE)構建了HLi2(X 2A′)和FH2(1 2A′)分子基態以及HS2(A 2A′)分子激發態的全維勢能面，利用多體展開方法和AP勢能函式構建了HCS(X 2A′)和H2O+(X 4A′′)基態的全維勢能面，所構建勢能面的均方根誤差比較小，準確地描述了分子體系的性質。 3、利用含時波包方法和劈裂算符傳播方案研究了科里奧利耦合效應和反應物振動激發對H(2S)+Li2(X1∑g)反應的影響，反應物振動激發和同位素效應對N+H2和S+D2反應的影響，利用含時波包方法和切比雪夫傳播方案研究了反應物振動激發對H+S2反應動力學性質的影響。 在該基金的資助下，本項目(NO. 11304185)的研究進展比較順利，較好地完成了科學研究和人才培養的任務，達到了預期目標。通過本項目的開展，取得了一些有意義的研究成果，發表在Sci. Rep.，Chem. Phys. Lett.，Euo. Phys. J. D，Comput. Theor. Chem.和Chin. Phys. B等刊物上，共發表SCI收錄學術論文14篇，其中二區論文1篇，三區論文4篇，四區論文9篇。獲得山東省高等學校優秀科研成果獎三等獎2項。指導碩士研究生論文3篇，博士研究生論文1篇，1名碩士研究生碩博連讀，其中1篇被評為校優秀碩士畢業論文，三名研究生獲得國家獎學金，三名碩士研究生獲得學校的碩士研究生科研創新基金項目的資助。目前指導碩士研究生3名，協助指導博士研究生1名。