《基於第一原理研究超冷極性分子在光場中的性質與操控》是依託山西大學，由楊勇剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於第一原理研究超冷極性分子在光場中的性質與操控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊勇剛
- 依託單位：山西大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超冷分子體系最近受到很多實驗和理論工作者的關注，因其具有豐富的振轉動能級結構以及固有電偶極矩而容易通過多頻段的外場進行各種調控。實驗上通過光締合然後分子自發輻射或受激拉曼過程可以得到處於最低電子態的超冷極性分子，但通常所製備的極性分子處於高振動激發態，本項目將通過高精度數值模擬提供高效製備基態超冷極性分子進而控制其量子演化的最最佳化方案，為實驗提供直接可調節的參數以大大節省試驗成本並提高實驗效率。本項目首先用第一原理精確計算鹼金屬極性分子的勢能和偶極矩曲線，相比於已有早期計算結果，本項目將大幅提高計算精度並將誤差控制在百分之一以內。在此基礎上用離散表象精確計算能譜和振轉動波函式，得到可以直接和實驗相互驗證的從微波到可見光範圍的吸收光譜，並計算實驗可操控的外場下分子的極化率。最後運用量子控制的方法計算提高超冷極性分子基態產率的可行方案並最佳化，為實驗提供可操作方案以加速實驗進程。
結題摘要
本項目結合高精度第一原理計算與離散變數表象振轉分析方法研究了超冷極性分子的性質與操控，取得了一些比較好的結果，解釋了相關實驗並為後續研究工作提供了很好的參考。超冷分子體系是當前很多實驗和理論工作者的熱點研究問題，因其具有豐富的振轉動能級結構以及固有電偶極矩而容易通過多頻段的外場進行各種調控，從而具有很廣泛的套用價值。但是對於絕大多數可能的套用，都必須首先製備高密度單一量子態的超冷分子，以RbCs分子為例，製備高密度最低電子態上的振轉基態的RbCs分子是當前的研究重點，也是很多後續套用的基本出發點，精確的理論計算分析將為實現該目標提供非常有幫助的指導。在本項目之前已有很多理論計算的超冷分子勢能曲線的數據，但是精確度無法達到高精度超冷分子實驗的水平，因而我們採用了目前計算能量非常精確的耦合簇方法，結合一組很大的全電子基組，計算的結果大大提高了RbCs分子勢能曲線的精確度。進一步我們在離散變數表象下精確計算了RbCs分子不同電子態上的振轉能級和波函式，在此基礎上計算了光場下不同振轉能級之間的躍遷速率。結合不同能級之間的躍遷速率就可以計算通過兩束光先將孤立的原子對締合到某個激發態的振轉態上然後再轉移到最低電子態的振轉基態上的機率大小，通過比較上述經過各種不同的中間態締合分子並轉移到基態的總機率的大小，我們最佳化並得到了製備最低電子態上的振轉基態上的RbCs分子的最佳方案，為後續實驗提供了很好的參考。 綜上所述我們在過去三年內完成了項目相關的研究內容，達到了預期的目標。在過去三年內共發表標註項目基金號的SCI論文11篇，其中以項目負責人作為第一或者通訊作者的文章共6篇，並將於2014年由World Scientific出版社出版標註項目基金號的專著章節一章。
