HOX型分子非谐振力场的从头算研究

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分子光谱是研究分子结构和分子性质的重要手段。通过研究各种电磁辐射与分子的相互作用,人们能够得到分子振动能级、转动能级、电子能级以及它们之间相互作用的丰富信息,能够确定分子几何结构、电偶极矩、振动频率、力常数等重要数据。利用分子光谱,能够探测出星际空间中存在的各种分子,帮助人们研究这些天体上的物理环境。本文对非对称陀螺分子光谱常数理论进行了研究。主要研究内容如下: ⑴从头算方法是在分子轨道理论基础上发展起来的,是计算体系全部采用电子积分的一种理论方法。此方法优于半经验计算方法,迄今为止被认为是理论上最严格的量子化学计算方法。最近,随着计算机和分子能量解析二阶导数的发展,用从头算方法计算中、小分子的振转光谱、谐振和非谐振力场已经成为一种可能。包含卤素原子的化合物对臭氧层具有相当大的破坏性,在大气化学中扮演着重要角色。介绍的HOX(X=Cl,Br)化合物的光谱和性质一直是实验和理论研究的热点。随着近年来人们对环境问题的不断关注,这些分子高分辨率光谱及其性质的研究对于大气污染监测、臭氧层的破坏机制以及环境保护都非常有用。 ⑵用密度泛函理论中的B3PW91方法、微扰理论中的MP2方法和耦合簇CCSD(T)方法结合6-311g(3df,2p)、6-311g(3df,3pd)、cc-pVQZ基组研究了HOCl分子的平衡几何结构,并在此基础上计算了谐频、基频、非谐振常数、转动常数、转振相互作用常数、离心畸变常数、力常数等。将计算得到的结果与实验值相比较,并预测了科里奥利耦合常数。通过分析可知,B3PW91给出了比较好的几何结构和转动常数;CCSD(T)方法结合cc-pVQZ基组在计算非谐力场的光谱常数方面与实验吻合的很好。 ⑶结合cc-pVTZ和cc-pVQZ基组研究了HOBr分子的光谱常数。通过分析得出了与次氯酸分子一样的结论,即B3PW91方法对于谐振力场的计算给出了比较好的结果,而CCSD(T)方法在计算非谐力场方面给出了更好的结果。
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