Методы оптимизации структуры молекулярных кластеров

• Автор: Московский, Александр Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Литературный обзор.

Введение
Поверхности потенциальной энергии, способы построения и экспериментального исследования

Атомные кластеры

Смешанные кластеры

Молекулярные кластеры с водородными связями и НгО

Заключение.

Глобальная оптимизация.

Метод ветвей и границ

Моделирование отжига, методы МонтеКарло.
Г енетические алгоритмы
Методы сглаживания.
Метод центральной точки
Заключение .
Глава II. Метод двухатомных фрагментов в молекулах ДФМ.
Общая формулировка метода ДФМ
Потенциал взаимодействия .
Потенциал взаимодействия для кластеров
Потенциал взаимодействия молекул воды
Глава III. Оптимизация структуры атомных и молекулярных кластеров
Атомные кластеры , п37.
Сметанные кластеры НГАг, н 1
Введение.
Потенциалы взаимодействия
Поиск минимумов потенциальных поверхностей
Геометрические конфигурации, отвечающие минимумам поверхностей
потенциальной энергии.
Энергетические свойства.
Исследование комплексов БНА211,КАг,Кг.
Кластеры НГп, п3
Потенциальная поверхность кластеров НР
Метод областей захвата
Результаты
Малые кластеры воды, НгО, п26
Заключение
Список Литературы


Как было показано, структура кластеров значительно отличается от кристаллической структуры инертных газов в твердом состоянии. Были исследованы также различные термодинамические свойства, в том числе фазовые диаграммы переходов жидкость твердое тело непосредственно для кластеров 7,8,. Экспериментальные исследования кластеров позволили оценить различные параметры равновесных геометрических конфигураций. Оже и фотоэлектронная спектроскопия позволили выделить различные типы окружения отдельных атомов в кластерах аргона и других инертных газов ,,. Было показано, что структура этих кластеров существенно отличается от кубической гранецентрированной кристаллической структуры ,,. Исследования рассеяния атомов гелия при столкновении пучков гелия и аргона позволили оценить частоты коллективных колебаний атомов в кластерах . Атомарные кластеры металлов также привлекли к себе интерес исследователей, ввиду их практической важности в технологических процессах и возможных применений в катализе. В данной работе из металлических кластеров рассматриваются только кластеры серебра. Понятно, что особый интерес именно к этим системам обусловлен также их ролью в фотопроцессах . Экспериментальные данные о кластерах серебра позволяют судить об их важных характеристиках, связанных со свойствами поверхности потенциальной энергии. А7. Множество исследований посвящено свойствам заряженных кластеров серебра и определению энергии ионизации этих частиц ,. Эмпирические многочастичные потенциалы взаимодействия для ряда кластеров переходных, металлов были предложены в работе Саттона и Чена. Если говорить о неэмпирических и полуэмпиричсских методах расчета ППЭ для кластеров металлов, то большое число электронов в каждом атоме весьма ограничивает арсенал методов квантовой химии, которые могут быть применены для расчета свойств атомных кластеров переходных металлов. При расчтах этих кластеров приходится также учитывать релятивистские поправки, что вносит дополнительные затруднения . Успехи спектроскопии частиц в инертных матрицах стимулировали теоретические исследования кластеров, включающих в себя молекулу или атом примеси и несколько частиц инертного газа . Матричная изоляция позволяет наблюдать частицы с достаточно малыми временами жизни в газовой фазе радикалы, ионы а также во многих случаях
определять частоты квантовых переходов, недоступные наблюдению в газовой фазе изза запретов по правилам отбора. В теоретических исследованиях смешанных кластеров атомы инертного газа призваны играть роль матрицы, в этой связи кластер должен включать в себя достаточно большое число этих частиц. Обычно, в ходе теоретических расчтов предсказывают сдвиги частот колебательных или электронноколебательных переходов, рассчитывают радиальную функцию распределения или же получают иную информацию, которая может быть непосредственно сопоставлена с экспериментальными данными. Поверхности потенциальной энергии для таких систем в большинстве случаев строятся как суперпозиция взаимодействий примесь инертный газ в сочетании с парным потенциалом взаимодействия между атомами инертного газа. Потенциалы взаимодействия атомов инертного газа с молекулой примеси могут быть получены как параметризацией по результатам неэмпирических расчтов, так и из экспериментальных данных. Параметры эмпирических потенциалов могут быть подобраны для наилучшего воспроизведения положения линий в спектрах комплексов с одним атомом инертного газа или же исходя из экспериментальных данных о рассеянии в молекулярных пучках. В качестве примера системы, для которой теоретические исследования были успешны, можно привести фторид водорода в матрице аргона. Аналитические выражения для поверхности потенциальной энергии комплекса молекулы НР с одним атомом аргона были предложены Хадсоном . Параметры потенциала были подобраны для наилучшего воспроизведения положения линий в микроволновом спектре . Были предложены параметризации для двух случаев, когда молекула НР находится в основном у0 или в первом возбужднном у1 колебательных состояниях.