研究概述

(1)气象小分子反应动力学的前沿问题研究(相关导师:孙志刚刘舒

发展相应量子反应动力学理论与计算方法,研究化学反应中,和锥形交叉相关的“几何相位”效应,反应共振态的作用,反应物的取向效应等等。

H+HD反应中几何相位效应

(2)气象多原子反应的量子动力学研究(相关导师:刘舒张兆军孙志刚徐昕

发展高效率、高精度的多原子分子量子反应动力学理论与计算方法,特别是有关于产物量子态分辨的量子分子动力学计算方法,计算典型基元反应的反应几率、积分截面和产物量子态分辨的微分截面信息。结合高分辨的交叉分子束实验结果,研究多原子反应中的共振现象,产物对量子态关联,以及非绝热效应,并研究反应物如H2O/NH3/CH4 分子不同振动模式对化学反应的影响。

F+H2O反应的散射共振波函数

(3)精确势能面的构建(相关导师:傅碧娜徐昕

发展高效的势能面拟合方法,比如神经网络方法等,采用尽可能少的从头算能量点,针对特定分子反应过程或光解动力学过程,特别是有非绝热效应,比如有锥形交叉的分子体系,构建高精度的全维分子体系绝热势能面和非绝热势能矩阵。

典型描述化学反应过程的全域势能面

(4)复杂多原子体系的准经典动力学(QCT)RPMD计算(相关导师:傅碧娜

基于目前的计算机水平,精确的量子动力学对于研究复杂的多原子分子反应体系是非常困难的,但是燃烧过程中重要的反应往往是复杂的多原子分子体系。基于基本不变量-神经网络(FI-NN)和置换不变多项式(PIP)拟合方法,构建这些体系的高精度势能面,并且采用QCT和发展RPMD方法研究反应的微观动力学机理以及反应的速率常数,是目前理解这些燃烧反应机理的一个有效途径。

H2CO非绝热动力学过程

(5)分子与表面反应散射的动力学研究 (相关导师:傅碧娜刘天辉

分子在金属表面解离吸附的动力学研究在多相催化等工业过程中占有重要的地位。由于表面的参与,分子在表面的解离吸附问题无论在电子结构计算还是在动力学研究方面都比孤立分子体系研究复杂和困难。我们通过构建目前最为精确的分子解离吸附势能面和发展高维量子动力学方法,对从简单双原子分子到多原子反应在表面的解离体系开展目前最为精确的理论研究,在气相分子与表面散射动力学研究领域取得突破。

描述H2O分子和金属表面相互作用的坐标系

(6)化学激光反应动力学机理和新体系的研究(相关导师:孙志刚

化学激光是由化学反应能量驱动,通过化学反应实现介质粒子数反转而产生的激光。与绝大多数电能驱动的固体、气体和半导体的激光相比,化学激光具有(1)自携带能源,可将化学能直接转化为激光(2)等比放大(高功率)具有很好的工程可放大性(3)波长比较丰富,理论上具有连续可调,覆盖从红外到可见,直至紫外和微米波段等优点。因此在高能激光领域占用无可替代的位置,其作为先进防御战略性武器的发展是世界上许多先进国家国防建设的一个重要组成部分。现今高能化学激光系统主要包括HF/DF的化学激光和氧碘化学激光。发展和利用量子力学方法,研究其中关键化学反应的机理,是我们研究组一个重要的方向。

HF化学激光波长为P2-1(3)产生示意图



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