复杂多原子反应体系的态-态量子动力学研究

基本信息
批准号:21733006
项目类别:重点项目
资助金额:301.00
负责人:谢代前
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2017
结题年份:2022
起止时间:2018-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙志刚,胡茜茜,李文涛,黄寅,左俊祥,杨东铮,赵海林,黄静,安丰
关键词:
势能面散射截面含时波包态态反应动力学
结项摘要

Quantum state-resolved reaction dynamics has attracted much attention as it can provide the most detailed microscopic dynamic mechanisms. At present, it is feasible to construct accurate potential energy surfaces and perform accurate quantum dynamics calculations for a direct polyatomic reaction with only one potential barrier, but it is of great challenges for a complex polyatomic reaction involving deep potential wells and multi-channels. In this proposal, we will develop the wavepacket dynamics method and computer code by using a hyperspherical coordinate system or a hybrid coordinate system combined with hyperspherical and internal coordinates, which can describe both reactant and product configuration spaces simultaneously, to decrease the number of basis functions significantly and improve computational efficiency remarkably. Based on the electronic structure calculations using the explicitly correlated version of the multi-reference configuration interaction method and fitted by a permutation invariant polynomial-neural network method, the global potential energy surfaces of the ground and excited states for a series of important multi-channel complex systems with deep wells, such as HO2, H3O, NH3, H2O2 and HO3, will be constructed including possible non-adiabatic couplings such as conical intersections and spin-orbital couplings. The applicability of the Gaussian process regression method will also be investigated in the potential fitting. We will obtain the state-to-state reaction dynamic information, explore the influence of the initial ro-vibrational states, collision energy, and the non-adiabatic effect on the reaction dynamics, and provide the detailed microscopic dynamic mechanisms.

量子态分辨的分子反应动力学因可提供详细微观机制而备受关注。目前,对于经过一个能垒进行的直接多原子反应,已可以构建高精度势能面并实现精确的量子动力学计算,然而,对于具有深势阱和多通道的复杂多原子反应,体系势能面构建和量子动力学计算仍很困难。本项目拟发展波包动力学方法和计算机程序,使用可同时较好描述反应物和产物构型空间的超球坐标系以及超球坐标与内坐标组合的混合坐标,显著提高计算效率。利用含显相关的多参考组态相互作用方法进行电子结构计算,再结合置换不变多项式-神经网络的势能面拟合方法,并探索高斯过程方法的适用性,构建系列重要的多通道和深势阱的复杂反应体系如HO2、H3O、NH3、H2O2和HO3等电子基态和低激发态的全域势能面,并考虑电子态之间的非绝热耦合如锥形交叉和旋轨耦合等,获得详细的态-态动力学性质,探索初始振转态及非绝热效应等对反应动力学的影响,揭示细致的微观动力学机制。

项目摘要

量子态分辨的分子反应动力学因可提供详细的微观机制而备受关注。对于经过一个能垒进行的直接多原子反应,已可以构建高精度势能面并实现精确的量子动力学计算,然而,对于具有深势阱和多通道的复杂多原子反应,体系势能面构建和量子动力学计算仍很困难。本项目发展了针对三原子和四原子反应体系的基于超球坐标和混合坐标的产物量子态分辨的分子反应动力学理论计算方法和计算程序,即相互作用区-渐进区分解方法,显著提高了计算效率,有效克服了量子动力学中长期存在的“坐标难题”;针对2+2和3+1传能体系,发展了包含最近邻科里奥利耦合的全维非含时量子动力学计算方案和计算程序,并成功应用于HF+HF、H2O+Cl等体系的振动弛豫动力学研究;利用含显相关的多参考组态相互作用方法进行电子结构计算,结合置换不变多项式-神经网络与高斯过程回归等拟合方法,构建了系列重要的多通道和深势阱的复杂反应体系如HO2、IO2、HF+HF、HF+H2、HO3、H2O3、CH2OH和C2H2O等电子基态或激发态的全域势能面,并考虑电子态之间的非绝热耦合如锥形交叉和旋轨耦合等,通过量子动力学计算获得了详细的态-态动力学性质,探索初始振转态及非绝热效应等对反应动力学的影响,揭示了若干在星际化学、燃烧化学、大气化学和化学激光等领域中重要碰撞过程的细致的微观动力学机制。五年来,在国际重要学术期刊上共发表论文76篇,包括Science、Nature 各1篇(与实验合作), Nat. Commun. 4篇,Sci. Adv. 1篇,J. Am. Chem. Soc. 2篇,J. Phys. Chem. Lett. 10篇,Phys. Chem. Chem. Phys. 8篇,J. Chem. Phys. 15篇等。13次受邀在国际国内学术会议上做邀请报告,培养了1名副教授并获优青资助以及14名博士研究生和4名博士后。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
2

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

内质网应激在抗肿瘤治疗中的作用及研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1001-1978.2021.12.004
发表时间:2021
3

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO_2富集特性

DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180900
发表时间:2018
4

氰化法综合回收含碲金精矿中金和碲的工艺研究

氰化法综合回收含碲金精矿中金和碲的工艺研究

DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.xy20040019
发表时间:2021
5

耗散粒子动力学中固壁模型对纳米颗粒 吸附模拟的影响

耗散粒子动力学中固壁模型对纳米颗粒 吸附模拟的影响

DOI:DOI: 10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.039
发表时间:2014

谢代前的其他基金

批准号:10574068
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:91021010
批准年份:2010
资助金额:55.00
项目类别:重大研究计划
批准号:29303021
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21273104
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:21133006
批准年份:2011
资助金额:300.00
项目类别:重点项目
批准号:20173036
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:30370337
批准年份:2003
资助金额:17.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

发展马可夫态模型理论来研究复杂多体体系的构象动力学

批准号:21273188
批准年份:2012
负责人:黄旭辉
学科分类:B0301
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
2

多体系统量子态的动力学探测制备研究

批准号:11874225
批准年份:2018
负责人:宋智
学科分类:A2404
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
3

多原子反应体系的多级势能面和量子动力学

批准号:20573119
批准年份:2005
负责人:边文生
学科分类:B0304
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
4

固态杂化量子体系中量子态的调控和相干动力学研究

批准号:91421102
批准年份:2014
负责人:游建强
学科分类:A2404
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划