Диссертация на соискание ученой степени кандидата
физико-математических наук: 01.04.03 - Радиофизика. — Учреждение
Российской академии наук Институт прикладной физики РАН (г. Нижний
Новгород). — Нижний Новгород, 2014. — 128 с.
Научный консультант: кандидат физико-математических наук, доцент
Полянский О.Л.
Введение
Численные методы молекулярной спектроскопии в применении к молекулам H16 2 O и H+3
Особенности спектроскопических исследований молекулярного иона H+3
Исторические перспективы конструирования глобальной поверхности потенциальной энергии для молекулярного иона H+3
Данные, использованные при расчете глобальных ab initio поверхностей потенциальной энергии для молекулярного иона H+3 и его изотопологов
Расчет энергий Борна-Оппенгеймера
Расчет величин диагональной адиабатической поправки
Выбор расчетной сетки
Особенности спектроскопических исследований основного изотополога молекулы воды H16 2 O
Исторические перспективы вариационных расчетов стационарных состояний мономера воды на основе поверхностей потенциальной энергии
Точная глобальная поверхность дипольного момента для молекулы воды и расчет штарковских коэффициентов
Получение глобальных ab initio поверхностей потенциальной энергии для молекулярного иона H+3 и его изотопологов D2H+ и H2D+
Расчет глобальной ab initio поверхности потенциальной энергии для молекулярного иона H+3
Получение потенциальной поверхности Борна-Оппенгеймера
Конструирование поправочных поверхностей
Оценка качества полученной ab initio поверхности потенциальной энергии
Расчет колебательно-вращательных линий спектра иона H+3 и его изотопологов и их сравнение с экспериментом
Подведение промежуточных итогов
Полуэмпирическая оптимизация поверхности потенциальной энергии для основного изотополога молекулы воды H16
2 O
Получение высокоточной полуэмпирической поверхности потенциальной энергии для молекулы H16 2 O в диапазоне частот 0 -26 000 см−1
Процедура оптимизации
Результаты оптимизации
Расчет высокоточных уровней энергии для молекулы воды H16 2 O и их сравнениес экспериментом в частотном диапазоне 0 - 26 000 см−1
Расчет глобального полуэмпирического потенциала для молекулы H16 2 O в частотном диапазоне вплоть до первого порога диссоциации
Подведение промежуточных итогов
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Библиография Основной целью данной диссертационной работы является повышение точности глобальных вариационных расчетов колебательно-вращательных уровней энергии мономера воды H16 2 O, молекулярного иона H+3 , а также дейтерированных изотопологов H2D+ и D2H+ последнего, находящихся в основных электронных состояниях, вплоть до значений, необходимых для полноценного теоретического описания спектров высокого разрешения рассматриваемых молекул. В основе этой задачи лежит получение высокоточных глобальных поверхностей потенциальной энергии перечисленных молекулярных систем, с последующим
их использованием для расчета обширных теоретических списков линий и анализа имеющихся в наличии экспериментальных данных. Научная новизна
Сконструированы наиболее качественные на настоящий момент глобальные ППЭ для основных электронных состояний молекулярного иона H+3 и его дейтерированных изотопологов H2D+ и D2H+, позволяющие производить предсказания КВ переходов ионов с не достижимой ранее точностью, близкой к экспериментальной ширине линий.
Разработана новая процедура полуэмпирической оптимизации, заключающаяся в комбинировании двух различных существовавших ранее подходов.
Достигнута рекордная точность расчетов КВ спектра мономера воды H16 2 O в частотном интервале 0 - 26 000 см−1. Она практически совпадает со средней экспериментальной погрешностью определения большинства энергий уровней основного изотополога молекулы водяного пара в инфракрасном и видимом диапазонах.
Впервые достигнута близкая к экспериментальной точность глобальных расчетов энергетических уровней мономера воды.
Численные методы молекулярной спектроскопии в применении к молекулам H16 2 O и H+3
Особенности спектроскопических исследований молекулярного иона H+3
Исторические перспективы конструирования глобальной поверхности потенциальной энергии для молекулярного иона H+3
Данные, использованные при расчете глобальных ab initio поверхностей потенциальной энергии для молекулярного иона H+3 и его изотопологов
Расчет энергий Борна-Оппенгеймера
Расчет величин диагональной адиабатической поправки
Выбор расчетной сетки
Особенности спектроскопических исследований основного изотополога молекулы воды H16 2 O
Исторические перспективы вариационных расчетов стационарных состояний мономера воды на основе поверхностей потенциальной энергии
Точная глобальная поверхность дипольного момента для молекулы воды и расчет штарковских коэффициентов
Получение глобальных ab initio поверхностей потенциальной энергии для молекулярного иона H+3 и его изотопологов D2H+ и H2D+
Расчет глобальной ab initio поверхности потенциальной энергии для молекулярного иона H+3
Получение потенциальной поверхности Борна-Оппенгеймера
Конструирование поправочных поверхностей
Оценка качества полученной ab initio поверхности потенциальной энергии
Расчет колебательно-вращательных линий спектра иона H+3 и его изотопологов и их сравнение с экспериментом
Подведение промежуточных итогов
Полуэмпирическая оптимизация поверхности потенциальной энергии для основного изотополога молекулы воды H16
2 O
Получение высокоточной полуэмпирической поверхности потенциальной энергии для молекулы H16 2 O в диапазоне частот 0 -26 000 см−1
Процедура оптимизации
Результаты оптимизации
Расчет высокоточных уровней энергии для молекулы воды H16 2 O и их сравнениес экспериментом в частотном диапазоне 0 - 26 000 см−1
Расчет глобального полуэмпирического потенциала для молекулы H16 2 O в частотном диапазоне вплоть до первого порога диссоциации
Подведение промежуточных итогов
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Библиография Основной целью данной диссертационной работы является повышение точности глобальных вариационных расчетов колебательно-вращательных уровней энергии мономера воды H16 2 O, молекулярного иона H+3 , а также дейтерированных изотопологов H2D+ и D2H+ последнего, находящихся в основных электронных состояниях, вплоть до значений, необходимых для полноценного теоретического описания спектров высокого разрешения рассматриваемых молекул. В основе этой задачи лежит получение высокоточных глобальных поверхностей потенциальной энергии перечисленных молекулярных систем, с последующим
их использованием для расчета обширных теоретических списков линий и анализа имеющихся в наличии экспериментальных данных. Научная новизна
Сконструированы наиболее качественные на настоящий момент глобальные ППЭ для основных электронных состояний молекулярного иона H+3 и его дейтерированных изотопологов H2D+ и D2H+, позволяющие производить предсказания КВ переходов ионов с не достижимой ранее точностью, близкой к экспериментальной ширине линий.
Разработана новая процедура полуэмпирической оптимизации, заключающаяся в комбинировании двух различных существовавших ранее подходов.
Достигнута рекордная точность расчетов КВ спектра мономера воды H16 2 O в частотном интервале 0 - 26 000 см−1. Она практически совпадает со средней экспериментальной погрешностью определения большинства энергий уровней основного изотополога молекулы водяного пара в инфракрасном и видимом диапазонах.
Впервые достигнута близкая к экспериментальной точность глобальных расчетов энергетических уровней мономера воды.