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从动力学计算的角度来讲,势能面是最基本和最重要的一个因素。本论文构建了Ne+H2+体系基态和S+H2体系三重态的势能面,并在此基础之上利用含时波包方法进行了相应的绝热与非绝热动力学研究。S+H2体系研究的对象是考虑自旋—轨道耦合引起的系间窜跃效应,分析表明当初始波函数在三重态势能面上演化时,由于系间窜跃效应,在低碰撞能情况下反应可以无需越过势垒而进行,同时呈现出明显的共振结构。当初始波函数在单重态势能面上演化时,系间窜跃使电子态S(1D)+H2更容易淬灭到电子态S(3p)+H2,从而使非绝热反应截面远小于单电子态势能面上的绝热反应截面。
我们对Ne+H2+反应体系基态进行高精度的单点能计算,利用多体展开构建三维势能面。对势能面的反应路径分析发现势能面在相互作用区有了较大的改进。量子动力学计算表明,对于固定的总角动量J,反应几率呈现丰富的共振结构,而且振动能比平动能对反应几率的影响更显著。严格的量子计算发现科里奥利耦合效应对积分反应截面随碰撞能的变化有着极大的影响。
利用含时波包(TDWP)和经典轨线(QCT)方法对H+HS反应的抽取和交换过程进行了研究。当初始态v=0,j=0且总角动量J=0时,QCT和TDWP计算的反应几率符合的比较好。抽取反应通道较低的势垒使其在低碰撞能时更容易发生,因此抽取反应相对交换反应来说占主导地位。但是由于交换反应比抽取反应有更大的接受锥面,一旦碰撞能越过交换反应势垒,交换反应截面迅速增大继而占据主导地位。