多原子分子反應散射的含時量子動力學研究.pdf

1、該文運用原子—多原子分子反應的SVRT模型,首次對六原子反應體系D+CH<,4>→HD+CH<,3>,O(<'3>P)+CH<,4>→OH+CH<,3>,O(<'3>P)+CD<,4>→OD+CD<,3>進行了量子動力學研究.根據模型理論,反應多原子分子H-CH<,3>(D-CD<,3>)被看作一個半剛性振動轉子,由一個H(D)原子和CH<,3>(CD<,3>)兩部分組成.由于CH<,3>(CD<,3>)被處理成為剛體,CH<,3>(C

2、D<,3>)的幾何結構被固定,在反應過程中,CH<,3>(CD<,3>)保持C<,3v>對稱性,所以,所有幾何參數的選取都必須保持這種CH<,3>(CD<,3>)部分的C<,3v>對稱,因此可用4個自由度描述反應體系.該文利用量子含時波包法來模擬D+CH<,4>→HD+CH<,3>,O(<'3>P)+CH<,4>→OH+CH<,3>,O(<'3>P)+CD<,4>→OD+CD<,3>反應,采用Jordan和Gilbert提出的從頭計算的

3、勢能面,分別計算了上述三個反應體系的基態、振動激發態和不同轉動激發態的反應幾率,基態的總散射截面和熱速率常數以及D+CH<,4>反應的第一激發態的總散射截面與熱速率常數.通過比較和分析計算結果,我們得到如下結論:第一,在接近能壘高度時,三個體系均有可觀測的反應幾率,這說明量子隧道效應顯著;第二,H-CH<,3>(D-CD<,3>)分子的振動激發極大地提高了反應幾率,而反應閾能卻隨分子的振動激發明顯降低,說明反應分子的振動能對分子的碰撞反

4、應有重要貢獻;第三,反應分子的不同轉動態對反應幾率的影響表明:(1)反應分子的轉動能的增加,對提取反應有重要貢獻,但基本不影響反應閾能值;(2)三個體系的反應具有很強的空間立體效應,反應分子的初始空間幾何方位對反應幾率起著重要的影響作用;第四,三個反應體系的總反應截面都隨平動能的增大而增大,熱速率常數都隨溫度的升高而增加.對D+CH<,4>反應而言,振動激發極大地提高了總散射截面曲線且反應閾能有顯著降低,這與反應幾率的變化規律是一致的,

5、另外振動激發態的速率常數遠大于基態的速率常數,說明振動激發更有利于反應的進行;第五,對D+CH<,4>反應而言,反應幾率隨平動能的變化關系曲線呈現出顯著的量子共振結構.這一點與H+H<,2>,H+CH<,4>等提取反應有類似的特征.但在總散射截面中,這種強烈的共振結構不再存在.這是因為散射截面是通過對不同J的反應幾率進行求和得到,在求和時,不同J的振動結構相互抵消了.總之,該文通過對D+CH<,4>→HD+CH<,3>,O(<'3>P)