碱金属原子及离子与双原子分子碰撞相互作用势的研究

The process of atoms and molecules collision is one of the very important research areas in atoms and molecular physics. The premise of study of process of atoms and molecules collision is to define the interactional potential energy surfaces of atom-molecular interaction systems. The determination of accurate potential functions of inert gas atom and diatom has been proved the successful example. Based on our previous project, this project will focus on further researches of the interaction system of alkali metal atoms and their ions with H2, HD, HT, CO, NO, N2 molecules, to explore the accurate potential energy function and convenient form of expression and to calculate the collision cross sections in order to get the laws of determination of potential energy functions and cross sections. For the different system, different method and basis or software will be used to obtain accurate potential energy surface distribution. The potential energy function will be fitted by the different form of functions. The scattering cross section will be calculated using high accuracy quantum mechanical methods. By comparison of calculation results and experimental data, the potential energy function will be corrected and the law of excitation rovibrational scattering cross section law will be also derived. The present project will summarize the laws of interaction potential calculation of atoms and diatoms and get some interaction potentials of systems. Hopefully, this project will make contribution to enrich the basic theory of atomic and molecular physics.

原子与分子碰撞过程的研究是原子与分子物理学十分重要的研究方向之一，而碰撞过程的研究前提是获得精确的原子与分子的相互作用势。惰性气体与双原子之间精确的相互作用势能函数的确定已是成功的例子。在前一个项目的基础上，本项目对碱金属原子及其离子与双原子分子（H2、HD、HT、CO、NO、N2等）相互作用势进行深入研究,进一步深入研究原子及其离子与双原子分子的相互作用，探索更加精确而且方便适用的势能函数表达形式并计算其碰撞截面的规律，针对不同的体系研究出不同的方法得出准确的势能面分布情况，通过不同形式的势能函数来拟合得到更有效的表达式，用高精确度量子力学方法进行散射截面的计算，将计算结果与实验比较，并找出体系碰撞激发振转散射截面的规律，同时反过来修正势能函数形式。本项目将总结原子与与双原子之间精确的相互作用势的计算规律，得出一些体系的相互作用势，为丰富原子分子物理学的基础理论作出一定的贡献。

原子与分子相互作用势的确定可为许多物理、化学实验提供数据基础。冷分子的制备一直是物理、化学学者的研究焦点。在BEC中，对碱金属原子可操控到超冷温度，从而形成超冷原子。采用超冷原子作为冷却剂，将间接方法冷却的极性分子与之碰撞，使极性分子的温度进一步降低来制备超冷分子（采用原子与分子相互作用冷却）。本项目研究首先采用不同的方法和基组进行探索研究，如选用B3LYP方法和Aug-cc-pvtz为基组，研究了不同外电场下CO分子特性，并研究了其势能函数在外电场下的变化。也讨论了电场对OH极性分子的影响。计算分析到电场中OH自由基分子被激发至空轨道形成空穴时，该分子对电场强度具有选择性。.对于碱金属和双原子分子的相互作用势的研究，本项目采用三重激发项校正CCSD的CCSD(T)方法和AUG-CC-PVnZ(n=2,3,4)基组，计算了Li、Na、K原子与CO分子的相互作用势。碱金属原子-CO分子势能面体现较小的各向异性势，存在两个势阱，且都为非严格T型结构；基组重叠误差(BSSE)对相互作用势的影响比较明显，采用CP方法（Counterposie method）消除基组重叠误差，不同基组计算的相互作用势显示较好一致。.本项目总体上完成了预期的研究任务，通过课题研究，建立了学校原子分子物理研究团队，培养了吴永刚、郝进欣、李世熊等一批中青年教师，为团队成员的成长搭建了平台。