氢/氟/氯原子加氢分子及其同位素反应的立体动力学研究

H/F/Cl and its isotopic reactions are typical examples of studying chemical reactions. With the development of crossed molecular beam technology, it is now increasingly possible to carry out the research on the stereodynamics of the rovibrationally excited reactants polarization for these reactions in experiment. However, there are few theoretical studies on the stereodynamics of reactants polarization for these reactions. In this project, we plan to develop a state-state stereodynamical analysis method, and combine the advantages of quasi-classical trajectory and quantum mechanical method to study the following two aspects :(1) the geometric phase regulation via the reactants polarization of H+H2 and its isotopes; (2) the influence of the reactants polarization of F/Cl+HD and its isotopes on reactive resonances. The purpose is to achieve the control of chemical reaction on state-state resolution scale by analyzing the stereodynamical properties of reactants polarization.

H/F/Cl+H2及其同位素反应是研究化学反应的几个典型范例，伴随交叉分子束技术的进步，在实验上对这几个体系开展振转激发的反应物极化立体动力学研究现在逐渐成为可能。然而，在理论上针对这几个反应体系的反应物极化立体动力学研究还不多。本项目中，我们拟发展态-态立体动力学分析方法，结合准经典轨线和量子力学方法各自的优点，重点关注以下两个方面的研究：（1）H+H2及其同位素的反应物极化几何相位调控；（2）F/Cl+HD及其同位素的反应物极化对反应共振态的影响。目的是通过分析反应物极化的立体动力学性质，在态-态分辨的尺度实现对化学反应的控制。

项目执行期间，我们针对三原子散射问题，编写了基于准经典轨线方法和精确量子力学方法的反应物极化立体动力学程序。利用该程序，我们对H+HD(v=1,j=2)反应开展了反应物极化的立体动力学研究。结合准经典轨线方法和量子含时波包方法，我们分析了反应发生所历经的两条路径（1-TS和2-TS）的反应机制，发现2-TS路径的前向散射由直接插入机制主导，后向散射由漫游插入机制主导，并且随着反应物H原子和HD分子碰撞入射夹角增大，通过2-TS路径的反应散射由前向散射逐渐过渡到后向散射，因此通过控制反应物极化分子，可以调控两条反应路径的干涉效应，以及几何相位效应，有助于实现对化学反应的精确控制，为后面进一步开展F/Cl+HD及其同位素的反应物极化立体动力学研究打下了基础。