五原子反应的全维量子动力学研究

量子动力学方法是从微观层次研究化学反应的重要理论手段。本项目采用量子动力学方法，结合最近构建的反应势能面，研究两个典型的五原子反应(H+NH3→H2+NH2和H2+C2H→H+C2H2)。本项目包括两个方面的研究内容：（1）进一步发展和检验五原子全维量子动力学方法和软件，检验基组截断方法在提高计算能力方面的作用；通过考察不同自由度在化学反应过程中的作用，为发展多原子反应的近似量子动力学方法提供依据；（2）深入理解这两个典型五原子反应的动力学特征，特别是反应分子处于不同振转态时所表现的特殊动力学行为；验证其他理论方法计算结果,如过渡态理论和经典轨线方法；检验反应势能面的精度。本项目是上一个基金项目项目的延续，通过本项目，可以推动量子反应动力学理论方法的发展，促进对复杂体系化学反应动力学的理解和认识。

化学反应动力学的理论研究是理论化学的重要课题之一。由于所需计算费用与所研究体系的大小成指数增长，因此多原子化学反应动力学的理论研究是一个具有挑战的工作。在本项目中， (1)发展X+CH4反应的一个8维量子动力学方法，这个模型包括了所有并应用该方法研究了H+CH4, O+CH4 反应和CH4在Ni(111)表面上的化学吸附，分析了多原子反应不同内部振动模式对反应的影响，检验了Polanyi规则在多原子反应中适用性； (2)结合新构建的解析势能面，应用全维和减维量子动力学方法研究了H+NH3 and Cl+NH3, 初步获得了这些复杂化学反应的动力学信息。（3）发展了计算插值势能面的图形处理器新算法，对OH3，NH4，CH5等反应势能面测试后可以获得的加速比最高可达50倍;（4）构建了NH4体系高精度插值势能面，并采用七维量子动力学方法研究了H2+NH2反应，所获得的反应速率常数与测量值符合得很好。