M-X(M=Cu,Ag,Au,X=He,Ne,Ar)二聚物束缚态特征的理论研究

近年来,超冷原子及超冷分子的研究备受人们的关注,缓冲气体冷却法作为最为普遍有效的研究手段得到广泛应用.但实现具体原子和分子的冷却前需要对相应原子或分子与作为缓冲物质的气体的相互作用有足够的了解.稀有气体是良好的缓冲气体,现已有He实现了贵金属原子冷却的报道,但其它稀有气体是否也能用作缓冲气体还需要进一步研究.采用单参考组态CCSD(T)方法,金属原子采用有效核势aug-cc-pVQZ-pp、稀有气体原子采用二次扩散d-aug-cc-pVQZ基组.通过采用键函数3s3p2d2f1g和3s3p2d的计算结果与实验值比较,最终确定3s3p2d2f1g作为键函数.从头计算用MOLPRO程序包实现,势能曲线的范围为0.30到1.295 nm,步长为0.005 nm.本文研究的九个二聚物的势能曲线都有比较浅的势阱,表明它们都是束缚态,而且这些二聚物原子之间的相互作用都很微弱.对于同一金属不同稀有气体原子的二聚物,从He到Ar,其二聚物的平衡键长越来越小而离解能越来越大.对于同一稀有气体不同金属原子的二聚物,从Cu到Au,其离解能越来越大,但是平衡键长却不是越来越小.Cu-He和Ag-He的平衡键长几乎相同,Cu-Ne和Ag-Ne的也相差不多.由于Cu,Ag和Au的最外层电子有着相同轨道角动量但对应着不同的主量子数,而He,Ne,Ar虽然都是闭壳层但是主量子数不同,这将影响着最外层电子数的分布.波函数的重叠部分不同,表明它们之间的相互作用也会不一样.因此,随着二聚物原子序数的增加,大致呈现出平衡键长减小而离解能增大的趋势.通过LEVEL程序计算得到的振动能级与现有的理论值吻合得很好.对于同种金属不同稀有气体的二聚物,M-Ar的振动能级要明显多于M-Ne.对于同种稀有气体不同金属的二聚物,随着金属原子序数的增加,振动能级也越来越多.同时,首次系统给出了这些二聚物的光谱常数,由于没有可比较的实验值和理论值,这将为以后的工作奠定一定的基础.金属与稀有气体二聚物较大的平衡键长和较小的离解能表明它们之间的确存在范德瓦尔斯力.随着原子序数的增加,大致呈现离解能增大平衡键长减小同时振动能级增加的趋势.MS函数依然可以描述金属与稀有气体原子形成的二聚物之间的弱相互作用.这九个二聚物都有着较大的平衡键长和较小的离解能.由于实验上已经用He来束缚Cu和Ag,也实现了用Ne来束缚Nd,这种类似的弱相互作用表明Ar可以作为缓冲气体,且Au原子可以作为被束缚的原子.