异质材料连接，尤其是金属和玻璃，广泛应用在各种工业产品上。超快激光焊接异质材料是一种快速、清洁和非接触的新技术，近年来得到了广泛研究。采用分子动力学方法对飞秒激光作用铝和石英玻璃界面进行了理论模拟研究，模拟根据石英玻璃的熔点和弹性常数，构建了石英玻璃的Lennard-Jones（LJ）相互作用势函数。根据铝-石英玻璃之间的黏附功，建立了铝-石英玻璃之间的LJ相互作用势函数，从而在保持宏观特性的同时简化和加速模拟过程。采用耦合到分子动力学的双温模型对飞秒激光作用铝和石英玻璃界面进行了小规模分子动力学模拟。飞秒激光辐照后，焊接区局部瞬时温度高达10000 K，应力高达20 GPa，出现铝原子向石英玻璃一侧扩散移动的现象。铝和石英玻璃的混合区由于高温粒子的持续碰撞而不断扩大，同时两种材料的混合区域中心向石英玻璃一侧移动，在微观上揭示了飞秒激光作用铝-石英玻璃界面皮秒时间尺度的分子动力学演化过程，为飞秒激光焊接异质材料提供理论基础。

用分子动力学方法模拟飞秒激光在氩气（Ar）环境中烧蚀金属铝（Al）靶时，需要考虑氩原子和铝原子的相互作用。组合连接短程和长程2种势能函数，得到了Ar-Al相互作用的势能函数，并利用该相互作用势给出了相应小体系和小尺度下飞秒激光烧蚀的分子动力学模拟结果。该模型在Ar、Al原子距离较近时使用Ziegler-Biersack-Littmark(ZBL)势能函数，距离较远时使用Lennard-Jones(LJ)势能函数，中间距离则使用二次多项式函数。LJ势能函数的参数通过对Ar-Al结合能的拟合获得。将此Ar-Al相互作用势能函数用于氩气环境中飞秒激光烧蚀固体铝的分子动力学模拟，得到了皮秒量级时间延迟下的烧蚀动态图像和此过程中氩气温度、密度的演化规律。

首先根据群论及原子分子反应静力学的相关知识, 推导了SiH+分子离子基态X1Σ+的电子态和合理的离解极限。 然后采用Gaussian 09 程序包中优选出的QCISD(T)方法结合cc-pVQZ基组, 对SiH+分子离子基态结构进行了优化计算。 运用相同方法对SiH+分子离子基态进行了单点势能扫描, 分别采用9参数Murrell-Sorbie函数及Murrell-Sorbie+c6函数进行了非线性最小二乘拟合, 首次得到了SiH+分子离子基态的势能函数和相应的光谱常数ωe, ωexe, Be, αe。 计算结果表明, 利用9参数Murrell-Sorbie函数计算所得的光谱常数与实验光谱数据吻合得更好, 相对误差分别为0.13%, 3.07%, 0.38%, 5.25%以及0.52%, 这些数据均说明9参数Murrell-Sorbie势能函数能更好地描述SiH+分子离子基态的性质, 拟合所得势能曲线准确地再现了其离解能和平衡结构特征。 通过求解双原子分子核运动的径向薛定谔方程, 首次报道了SiH+分子离子基态在J=0时的振动能级、 转动惯量和六个离心畸变常数。 为实验上找到对应的跃迁提供了理论依据。

提出了一种构造解析势能函数的新方法, 由此得到了一种既适用于中性双原子分子又适用于带电双原子分子离子的解析势能函数。 本文用八种基本类型的双原子分子——同核中性基态双原子分子Na2-X1Σ+g, 同核中性激发态双原子分子C2-A1Πu, 同核带电基态双原子分子离子He+2-X2Σ+u, 同核带电激发态双原子分子离子N+2-B2Σ+u, 异核中性基态双原子分子NaLi-X1Σ+g, 异核中性激发态双原子分子BH-B1Σ+, 异核带电基态双原子分子离子(BC)--X3Π, 异核带电激发态双原子分子离子(CS)+-A2Π等共21个算例对势能函数进行了验证并与RKR (Rydberg-Klein-Rees)实验数据进行了比较, 计算结果与RKR数据符合很好。

本文使用完全活性空间自洽场/多组态相互作用 (CAS SCF/MRCI)理论, 以cc-pVDZ 为基组，计算了NO分子基态(X2Π)和激发态 (a4П and B2П)的平衡结构和单点能扫描曲线.采用最小二乘法拟合了Murrell-Sorbie函数, 得到了NO分子的解析势能曲线，并利用Rydberg-Klein-Rees方法，计算得到的NO分子相应态的谐振频率和其它的光谱数据(ωe、αe、ωeχe、 βe)与实验值十分一致，和其它理论计算方法进行比较，发现该方法有更好的准确性. 以得到的解析势能函数为基础, 求解NO分子核运动的一维径向Schrdinger方程, 获得了更高振动态的振动能级.

为了弄清CuH在镁基合金储氢材料中运用,首先需了解CuHn(n=0、+1、+2)分子及离子体系势能函数和稳定性的信息,本工作用原子分子反应静力学原理推导出了CuHn(n=0、+1、+2)的基态电子状态及其离解极限.基于SDD和6-311G**基组,用B3PW91方法计算了他们的平衡几何、电子状态,在此基础上分别计算了CuH,CuH+1的Murrell-Sorbie解析势能函数和CuH+2的解析势能函数及其对应的力常数、光谱参数.CuHn(n=+1,+2)离子的垂直电离势为: I+ =-965.00 eV, I++=-944.70 eV.计算表明CuH+、CuH2+的势能曲线均具有对应于稳定平衡结构的极小点,说明CuH+、CuH2+可稳定存在 .

用Pu的三种不同相对论有效原子实势(RECP)和密度泛函(B3LYP)方法对PuN基态和低激发态(4Σ+、6Σ+、8Σ+、10Σ+)的分子结构进行了计算,得到了相应的平衡几何构型和谐振频率.采用最小二乘法拟合得到了PuN分子的Murell-sorbie势能函数,在此基础上推导出完整的力常数和光谱数据,并与实验值作对比.结果表明:PuN的基态为X6Σ+,其余为低激发态;在三种RECP中,对于ωe的计算,60个中心电子的SDDRECP/B3LYP给出的结果与实验值符合得比较好(如X6Σ+:ωe=840.77 cm-1,ωeχe=5.73·"cm-1,De=5.880 6 eV,Re=0.176 3 nm,Be=0.408 4 cm-1,αe=3.3E-03 cm-1).计算还给出了相应的电荷布居、自旋密度、电偶极矩和能量特征等系列分子的性质.

本文运用群论及原子分子反应静力学方法,推导了AlH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)及第三激发态(C1S+)的电子态及相应的离解极限.并使用SAC/SAC-CI方法,采用D95(d)、6-311g(d)和cc-PVTZ等基组对AlH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)和第三激发态(C1S+)的平衡结构和谐振频率进行了几何优化计算.通过对三个基组的计算结果与实验结果的比较,得到cc-PVTZ基组是三个基组中最优基组的结论.使用cc-PVTZ基组,对AlH分子的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)和第三激发态(C1S+)进行了单点能扫描计算,并给出了AlH的基态(X1Σ+)、第一激发态(A1Π)和第三激发态(C1S+)的Murrell-Sorbie函数形式的电子态的完整势能函数,进而得到了AlH分子第一激发态(A1Π)的激发能较小的结论.

用密度泛函DFT中的 B3LYP 方法,选择LANL2DZ基组,对AuY、Au₂Y分子的结构进行优化,得到了它们的平衡几何构型和谐振频率.采用最小二乘法拟合出AuY分子的Murrell-Sorbie势能函数,在此基础上推导出光谱数据和力常数;并通过多体展示理论导出Au2Y分子的势能函数,正确地反应了其平衡构型特征.

采用从头计算的多参考组态CI方法(MRCI)和B原子Dunning’s相关调和基函数含扩散基的大基组aug-cc-pVQZ对B₂^＋分子的基态和低激发态的势能曲线进行计算。利用Huxley函数、Murrell-Sorbie函数和最小二乘法拟合出了解析势能函数，并以此为基础计算出光谱常数。通过比较发现：Huxley函数比MS函数的拟合方差更小，能更好地再现分子中原子间相互作用。采用两种函数所得解析势能函数与从头计算势能曲线问的误差RMS均远小于化学精度4．184kJ／mol的要求，表明所得解析势能函数很好地再现了这些态中原子问的相互作用情况，可用于更广泛的研究。