Моделирование спектров молекулярных кластеров методами квантовой химии и молекулярной динамики

• Автор: Фирсов, Денис Аркадьевич
• Шифр специальности: 02.00.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Содержание
Введение.
Глава I. Литературные данные по строению и свойствам кластеров с участием инертных газов.

Некоторые методы экспериментального исследования кластеров

Изучение матриц инертных газов и взаимодействий хозяингость в

низкотемпературных матрицах

Моделирование свойств кластеров с инертными газами.

Расчт колебательных уровней энергии методом колебательного

самосогласованного поля

Глава II. Моделирование колебательных спектров кластеров 8Н

вБКя 1 Ат, Кг

Выбор системы координат
Решение задачи колебательного ССП.
Обсуждение результатов.
Глава III. Молекулярнодинамическое моделирование спектров
люминесценции радикалов вН в криптоновых матрицах
Построение потенциалов методом ДФМ.
Молекулярная динамика кластеров 5НКгп.
Обсуждение результатов.
Глава IV. Литературные данные по молекулярным кластерам с
водородными связями
Методы экспериментального исследования кластеров.
Структура водных кластеров.
Глава V. Квантовохимическое изучение кластеров i
Равновесные геометрические конфигурации.
Колебательные спектры.
Глава VI. Расчт поверхности потенциальной энергии и
колебательного спектра
Расчт ППЭ
Обсуждение результатов.
Основные результаты и выводы.
Приложения.
Список литературы


По величине энергии взаимодействия молекулярные кластеры различаются достаточно широко от десятков волновых чисел до десятков кДжмоль. В диссертации для апробации расчтных методов выбраны частицы, находящиеся, в известном смысле, на крайних позициях. А именно, рассмотрены представители слабосвязанных кластеров БН БО1 где Ат, Кг, БНКгп пб и представители сильносвязанных комплексов С1НРт. Для трхатомных систем БНО1, С1НР расчты колебательных спектров выполнены методами колебательного самосогласованного поля ССП и конфигурационного взаимодействия КВ, позволяющими учесть эффекты ангармоничности. Для моделирования спектров люминесценции радикалов БН в низкотемпературных криптоновых матрицах использованы методы квантовоклассической молекулярной динамики, позволившие, в частности, выяснить роль образования комплексов БНКг в матрице. Структура и колебательные спектры комплексов С1НРт рассчитаны неэмпирическими методами квантовой химии высокого уровня точности. В диссертационной работе ставилась задача развить и применить методы моделирования спектров молекулярных кластеров на основе современных квантовомеханических и молекулярнодинамических приближений, оценить границы применимости этих подходов и сформулировать результаты расчтов для конкретных систем. Научная новизна результатов определяется тем, что впервые проведено численное решение задачи колебательного ССП и КВ для кластеров , С1НР и дана оценка точности расчтов колебательных уровней энергии этими методами. Получены теоретические оценки времени жизни возбужднного электронного состояния радикалов БН в криптоновых матрицах. Установлена связь особенностей спектров люминесценции со структурами, формирующимися в матрице, т. БНКг. Впервые исследовано строение и свойства анионных кластеров С1НРт. Глава I. Поскольку строгое определение понятия кластер сформулировать достаточно трудно 12, в данной работе будут использоваться оба принятых термина молекулярный кластер и межмолекулярный комплекс. В связи с тем, что в современной литературе под эти категории подпадает огромное число систем, сделать даже относительно полный обзор литературы не представляется возможным. Более ранние работы нашли сво отражение в обзорах и монографиях, в частности, 3. I. Упругое рассеяние молекулярных пучков. Спектроскопические мсто 3. Сводка методов, используемых для количественного описания слабых взаимодействий и определения сгруктуры вандерваальсовых систем. Для кластеров с участием атомов инертных газов всегда достаточно важными были экспериментальные работы, направленные на оценки энергии взаимодействия между подсистемами, составляющими кластер. Для определения межмолекулярного потенциала, в принципе, можно использовать любую физическую характеристику, которая поддается измерению и зависит от межмолекулярных сил. Но, несмотря на то, что таких характеристик довольно много, в частности, макроскопические свойства газов и жидкостей, лишь некоторые из них могут служить хорошими источниками информации, поскольку свойства изолированных вандерваальсовых систем, к которым относятся кластеры с инертными газами, поддаются экспериментальному изучению лишь в исключительных случаях. Экспериментально наблюдаемые характеристики обычно затушевываются влиянием дополнительных молекул, поэтому наилучшими источниками информации являются исследования рассеяния скрещенных молекулярных пучков и колебательновращательная спектроскопия высокого разрешения. ЛеннардДжонса, Морзе или Бэкингема и 2 калибровка параметров выбранного потенциала, критерием которой служит удовлетворительное согласие между вычисленными и экспериментальными характеристиками. На рис. Обсуждение этих методов также продолжено в главе IV. Выбор конкретного метода определяется особенностями рассматриваемой проблемы. Описание парных взаимодействий в газовой фазе достигается лучше всего с помощью методов упругого рассеяния молекулярных пучков, радио и микроволновой спектроскопии спектроскопии электрического резонанса в молекулярных пучках, а также колебательновращательной спектроскопии высокого разрешения.