Неэмпирический расчет редуцированных квартичных, секстичных и октичных постоянных эффективных колебательно-вращательных гамильтонианов на основе операторной теории возмущений

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

Сверхсложные колебательно-вращательные спектры свободных малоатомных молекул, содержащие десятки и сотни тысяч наблюдаемых линий в микроволновом и инфракрасном диапазоне, удобно описывать моделями на основе наборов эффективных колебательно-вращательных гамильтонианов, параметризованных небольшим числом спектроскопических редуцированных квартичных, сектичных и октичных постоянных. Эти величины, как правило, находят путем решения обратных задач, сочетая поэтапную интерпретацию спектра с подгонкой параметров. Для равновесных ядерных конфигураций квартичные и секстичные постоянные могут рутинно вычисляться по аналитическим формулам, в то время как определение колебательно возбужденных, а также октичных постоянных сталкивается со значительными сложностями теоретического и расчетного характера. В данном исследовании предлагается теоретический метод и описаны вычислительные алгоритмы для расчета редуцированных параметров эффективных гамильтонианов в четвертом и шестом порядках операторной теории возмущений. Показано, что в четвертом квартичные, а в шестом секстичные постоянные лучше согласуются с экспериментом. Получаемые в шестом порядке октичные постоянные могут использоваться для проверки или уточнения при решении обратной задачи. Теоретические результаты проиллюстрированы на примере расчета двух изотопологов молекулы SO2.

全文:

受限制的访问

作者简介

И. Ефремов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова; Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наук

Email: sergeyk@phys.chem.msu.ru

Химический факультет

俄罗斯联邦, 119899, Москва; 119334, Москва

Д. Миллионщиков

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова; Северо-Западный центр математических исследований имени Софьи Ковалевской, Псковский государственный университет

Email: sergeyk@phys.chem.msu.ru

Механико-Математический факультет

俄罗斯联邦, 119899, Москва; Псков

С. Краснощеков

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова, Химический факультет

编辑信件的主要联系方式.
Email: sergeyk@phys.chem.msu.ru
俄罗斯联邦, 119899, Москва

参考

  1. Gordon I.E., Rothman L.S., Hargreaves R.J. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2022. V. 277. P. 107949(1–82). doi: 10.1016/j.jqsrt.2021.107949
  2. Jacquinet-Husson N., Armante R., Scott N.A. et al. // J. Mol. Spectrosc. 2016. V. 327. P. 31. doi: 10.1016/j.jms.2016.06.007
  3. Tennyson J., Yurchenko S.N., Al-Refaie A.F. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 255. P. 107228. doi: 10.1016/j.jqsrt.2020.107228
  4. Endres C.P., Schlemmer S., Schilke P. et al. // J. Mol. Spectrosc. 2016. V. 327. P. 95. doi: 10.1016/j.jms.2016.03.005
  5. Handbook of High-resolution Spectroscopy. V. 1–3. Ed. by M. Quack and F. Merkt. 2011. John Wiley & Sons, Ltd. Chichester, UK. 2182 P. doi: 10.1002/9780470749593
  6. Watson J.K.G. // J. Chem. Phys. 1967. V. 46. № 5. P. 1935. doi: 10.1063/1.1840957
  7. Aliev M.R., Watson J.K.G. // J. Mol. Spectrosc. 1976. V. 61. № 1. P. 29. doi: 10.1016/0022-2852(76)90379-9
  8. Watson J.K.G., Durig J.R. Vibrational Spectra and Structure. A.: Elsevier, 1977. V. 6. P. 1.
  9. Aliev M.R., Watson J.K.G. Higher–Order Effects in the Vibration–Rotation Spectra of Semi-rigid Molecules. In: K.N. Rao (Ed.), Molecular Spectroscopy: Modern Research. New York: Academic Press, 1985. V. III. P. 1.
  10. Watson J.K.G. // J. Mol. Struct. 2006. V. 795. № 1–3. P. 263. doi: 10.1016/j.molstruc.2006.02.038
  11. Papoušek D., Aliev M.R. Molecular Vibrational/Rotational Spectra. Prague: Academia, 1982. 323 p.
  12. VanVleck J.H. // Phys. Rev. 1929. V. 33. № 4. P. 467. doi: 10.1103/PhysRev.33.467
  13. Primas H. // Rev. Mod. Phys. 1963. V. 35. № 3. P. 710. doi: 10.1103/RevModPhys.35.710
  14. Birss F.W., Choi J.H. // Phys. Rev. A. 1970. V. 2. № 4. P. 1228. doi: 10.1103/PhysRevA.2.1228
  15. Макушкин Ю.С., Тютерев В.Г. Методы возмущений и эффективные гамильтонианы в молекулярной спектроскопии. Новосибирск: Наука, 1984. 240 с.
  16. Sibert III E.L. // J. Chem. Phys. 1988. V. 88. № 7. P. 4378. doi: 10.1063/1.453797
  17. Chang X., Millionshchikov D.V., Efremov I.M. et al. // J. Chem. Phys. 2023. V. 158. № 10. P. 104802. doi: 10.1063/5.0142809
  18. Watson J.K.G. // Mol. Phys. 1968. V. 15. № 5. P. 479. doi: 10.1080/00268976800101381
  19. Tyuterev V.G., Tashkun S.A., Seghir H. // Proc. SPIE2004. V. 5311. P. 165. doi: 10.1117/12.545641
  20. Lamouroux J., Tashkun S.A., Tyuterev V.G. // Chem. Phys. Lett. 2008. V. 452. № 1–3. P. 225. doi: 10.1016/j.cplett.2007.12.061
  21. Tyuterev V., Tashkun S., Rey M. et. al. // Mol. Phys. 2022. V. 120. № 15–16. P. e2096140(1–53). doi: 10.1080/00268976.2022.2096140
  22. Алиев М.Р., Алексанян В.Т. // Оптика и спектроскопия. 1968. Т. 24. № 4. С. 520.
  23. Krasnoshchekov S.V., Isayeva E.V., Stepanov N.F. // J. Phys. Chem. A. 2012. V. 116. № 14. P. 3691. doi: 10.1021/jp211400w
  24. Joyeux M., Sugny D. // Can. J. Phys. 2002. V. 80. № 12. P. 1459. doi: 10.1139/P02-075
  25. Niroomand-Rad A., Parker P.M. // J. Mol. Spectrosc. 1979. V. 75. № 3. P. 454. doi: 10.1016/0022-2852(79)90089-4
  26. Niroomand-Rad A., Parker P.M. // Ibid. 1981. V. 85. № 1. P. 40. doi: 10.1016/0022-2852(81)90308-8
  27. Watson J.K.G. // Ibid. 1983. V. 101. № 1. P. 83. doi: 10.1016/0022-2852(83)90008-5
  28. Чан С. Систематические неэмпирические прямые методы описания колебательно-вращательных состояний полужестких молекул на основе методов возмущений: Дисс. … канд. физ.-мат. наук. М.: МГУ, 2023. 119 С.
  29. Kivelson D., Wilson Jr E.B. // J. Chem. Phys. 1952. V. 20. № 10. P. 1575. doi: 10.1063/1.1700219
  30. Kivelson D., Wilson Jr E.B. // Ibid. 1953. V. 21. № 7. P. 1229. doi: 10.1063/1.1699170
  31. Ramachandra Rao C.V.S. // J. Mol. Spectrosc. 1983. V. 102. № 1. P. 79. doi: 10.1016/0022-2852(83)90229-1
  32. Matthews D.A., Cheng L., Harding M.E. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. № 21. P. 214108(1–35) doi: 10.1063/5.0004837
  33. Dunning Jr T.H., Peterson K.A., Wilson A.K. // Ibid. 2001. V. 114. № 21. P. 9244. doi: 10.1063/1.1367373
  34. Краснощеков С.В., Степанов Н.Ф. // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 4. С. 690.
  35. Krasnoshchekov S.V., Isayeva E.V., Stepanov N.F. // J. Phys. Chem. A. 2012. V. 116. № 14. P. 3691. doi: 10.1021/jp211400w
  36. Krasnoshchekov S.V., Stepanov N.F. // J. Chem. Phys. 2013. V. 139. № 18. P. 184101. doi: 10.1063/1.4829143
  37. Krasnoshchekov S.V., Isayeva E.V., Stepanov N.F. // Ibid. 2014. V. 141. № 23. P. 234114. doi: 10.1063/1.4903927
  38. Краснощеков С.В. ANCO – Единый пакет для расчета гармонических и ангармонических колебаний и колебательно-вращательных состояний и свойств полужестких молекул на основе гамильтониана Ватсона и численно-аналитической операторной теории возмущений. Программный код на языке Фортран-95. (С) 1986–2026.
  39. Краснощеков С.В. C4DRV – Файловый интерфейс для вычисления высших производных электронной энергии и дипольного момента молекул на основе пакета CFOUR (v2.1). Программный код на языке Фортран-95. (С) 2022.
  40. Lafferty W.J., Pine A.S., Flaud J.M. et al. // J. Mol. Spectrosc. 1993. V. 157. № 2. P. 499. doi: 10.1006/jmsp.1993.1039
  41. Краснощеков С.В. WATSON – аналитические преобразования операторов углового момента в различных представлениях, решение задачи редукции вращательных эффективных гамильтонианов. Программный код на языке Фортран-95. 2022.
  42. Perevalov V.I., Tyuterev V.G. // J. Mol. Spectrosc. 1982. V. 96. № 1. P. 56.
  43. Перевалов В.И., Тютерев Вл.Г. // Опт. Спектр. 1982. Т. 52. № 4. С. 644.
  44. Ulenikov O.N., Onopenko G.A., Gromova O.V. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 130. P. 220. doi: 10.1016/j.jqsrt.2013.04.011
  45. Müller H.S.P., Brünken S. // J. Mol. Spectrosc. 2005. V. 232. № 2. P. 213. doi: 10.1016/j.jms.2005.04.010
  46. Flaud J.M., Perrin A., Salah L.M. et al. // Ibid. 1993. V. 160. № 1. P. 272. doi: 10.1006/jmsp.1993.1174
  47. Ulenikov O.N., Bekhtereva E.S., Gromova O.V. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 210. P. 141. doi: 10.1016/j.jqsrt.2018.02.010
  48. Ulenikov O.N., Bekhtereva E.S., Krivchikova Y.V. et al. // Ibid. 2015. V. 166. P. 13. doi: 10.1016/j.jqsrt.2015.07.004
  49. Gueye F., Manceron L., Perrin A. et al. // Mol. Phys. 2016. V. 114. № 19. P. 2769. doi: 10.1080/00268976.2016.1154619
  50. Margulès L., Motiyenko R.A., Demaison J. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2020. V. 253. P. 107153. doi: 10.1016/j.jqsrt.2020.107153
  51. Dinu D.F., Tschöpe M., Schröder B. et al. // J. Chem. Phys. 2022. V. 157. № 15. P. 154107(1–14). doi: 10.1063/5.0116018

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024