《電子順磁共振g張量的高精度計算方法研究》是依託四川大學，由王繁擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電子順磁共振g張量的高精度計算方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王繁
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目的研究目標是發展簡單適用的能用於重元素體系的電子順磁共振g張量高精度計算方法和計算程式。計畫採用在相關能計算中包含旋軌耦合作用的運動方程耦合簇理論計算電離能和電子親和能的方法計算電子順磁共振g張量。這一方法能精確描述含一個未成對電子體系的基態波函式並能保持自旋和空間對稱性，在處理旋軌耦合作用上精度高而計算量相對較低，預計能夠實現g張量的高精度計算。對於目前常用的密度泛函計算方法，這一方法有望作為標準結果來篩選合適的交換相關泛函；與其它從頭計算方法相比，一方面這個方法適用於自旋軌道耦合作用強，特別是含重元素的體系，另一方面，這個方法是單參考態方法，屬於黑箱方法，使用起來簡單。
結題摘要
電子順磁共振譜是檢測自由基、雙自由基以及含未成對電子的過渡金屬化合物等開殼層分子的重要實驗手段。本項目計畫針對重元素體系，發展簡單易用的電子順磁共振g張量高精度計算方法。我們基於此前的含旋軌耦合的耦合簇理論，採用運動方程耦合簇(EOM-CC)計算電離能和電子親和能的方法，通過計算能量對外加磁場的一階微商實現電子順磁共振g張量的計算。我們此前發展的在相關能計算中才考慮旋軌耦合的耦合簇方法，計算量較低且不犧牲計算精度，適於描述旋軌耦合作用顯著的重元素體系。但是此前的程式只利用了時間反演對稱性，沒有考慮空間對稱性。在本項目資助下，首先實現了空間對稱性的利用，對有對稱性的分子大大提高了計算效率。基於此程式，我們首次闡明了AtF3的能量最小點構型。在此工作基礎上，我們在CCSD級別上發展了計算電離能和電子親和能的運動方程耦合簇方法，用於計算有一個未配對電子的開殼層體系基態以及激發態的能量。計算結果顯示，我們所得到的激發能、電離能、電子親和能以及旋軌耦合分裂能與實驗結果吻合非常好，特別是對At的電子親和能，由於實驗結果仍有較大誤差，我們得到的計算結果應該比實驗結果更加可靠。此外，我們還在此工作基礎上發展了一些近似的含旋軌耦合EOM-CC計算方法，這些方法的計算量低，但是對某些旋軌耦合顯著的體系仍然存在一些問題。基於這些工作，我們利用EOM-CC的能量一階微商計算方法，完成電子順磁共振g張量的公式推導和程式編寫工作。在此工作中，通過適當組合Kramers對波函式，得到具有時間反演對稱性的拉格朗日量，以降低計算量。我們所發展的這個g張量計算方法與目前流行的方法相比，具較高的計算精度，與二階微擾計算g張量的方法相比，能夠計算線性分子的g||，而且是單參考態方法，屬於“黑箱”方法，簡單易用，適用於旋軌耦合作用強的體系。在本項目的資助下，我們實現了在含旋軌耦合的耦合簇計算中對空間對稱性的利用，含旋軌耦合的運動方程耦合簇計算電離能和電子親和能的計算方法和計算程式，以及電子順磁共振g張量的計算方法和計算程式，並在國際期刊上發表文章7篇。
