单量子态的小分子光解动力学及其激光调控

激光技术的发展使得从实验上制备和测定分子体系的单量子态成为可能。虽然激光技术在光谱方面的应用和研究都已经比较成熟，但是在态-态水平上的反应动力学研究尚不多。分子光解过程是可能实现激光调控的典型体系之一。然而实验研究常常不足以对动力学过程有完全清晰的理解，需要有理论研究的协作。本项目拟从第一性原理出发，构建水和氨分子的高精度全域非绝热势能面，与实验工作特别是杨学明研究组的最新实验紧密结合，研究有关单量子态的分子光解过程的详细动力学性质及其非绝热效应，研究单量子态与激光场中光子的相互作用，探讨用激光相干控制对这两个光解反应进行调控的可能性，解释重要实验现象，为实验上制备单量子态并观测其反应特征提供理论帮助。本项目的研究,对于剖析和预测相关实验结果, 深入理解一些重要分子光解过程的本质, 实现单量子态的探测并调控相关反应过程，设计和控制新的激光源等, 有重要的理论意义和应用前景.

本项目主要开展小分子的态-态光解动力学、原子与自由基反应的化学反应动力学以及小分子在金属表面上的解离动力学的理论研究，取得了重要的研究成果。发展了研究分子光解过程态－态动力学的计算方法和程序，首次实现了三原子光解反应的态－态微分截面的计算，并在包含三个电子态及其非绝热耦合并考虑Renner-Teller效应下研究了水分子B态的态-态光解动力学性质，揭示两个非绝热通道对反应动力学的影响；发展了NOH、NCH、HO2和NH2等体系的高精度势能面，获得了相关原子-自由基反应的态态动力学性质，如定量预测了N+OH反应的低温速率常数，且与最新实验十分吻合；构建了H2O在Cu（111）表面的六维势能面，并编写相关程序，实现了该反应体系的量子动力学计算，揭示了H2O在金属表面解离过程具有显著的模式选择性。共发表论文37篇，包括Science 1篇（与实验合作）， PNAS 2篇，Chem.Sci. 2篇，JCP 21篇等。多次受邀在国际学术会议做报告。培养了4名博士和1名硕士。