报道了利用光谱技术研究高电荷态Ar17+离子入射金属Be、 Al、 Ni 、Mo、Au靶表面产生的X射线谱.实验结果发现Ar17+离子与固体表面作用发射的Ar Kα-X射线形状与靶材料没有明显的关系,随入射离子能量的增加,Kα-X射线强度减小.

以Ar为载气,采用直流脉冲放电,产生了OH超声分子束,研究了实验参量对实验结果的影响,并建立了理论模型,较好地解释了实验现象.对OH(A2Σ-X2Π)(0,0)带发射光谱强度分布进行了测量与分析,获得实验条件下的振动温度与转动温度分别为4170 K与3075 K.

使用相对论和非相对论赝势,在HF和MP2理论水平上研究了重金属混合/掺杂团簇(M2Te)3(M=Au, Ag, Cu) 的几何构型和稳定性.结果显示,团簇存在具有D3h,C2v和C3v对称性的三种稳定异构体,并且各异构体之间能量相差很小.电子相关效应对M-M键长的修正十分显著,而对M-Te键长和Te-M-Te键角的修正非常小.相对论效应使所有键长变短、Te-M-Te键角变大.两种效应都提高振动频率、降低能量,使团簇结构变得更加紧凑,使多聚物趋于更加稳定.

首先采用经典的"三步模型"理论,分析了一维普薛耳-特勒势(P-T势)模型原子在组合脉冲作用下的动力学行为,进而利用该组合脉冲辐照联合双原子模型,通过调节组合脉冲的场幅、相位以及设定原子的核间距,使原子有适当的电离和较大的复合效率,因而在截止位置远达Ip+8Up处获得了效率高达10-9的高次谐波发射.

理论上考察了两耦合玻色-爱因斯坦凝聚体间的相干原子振荡,我们用时空不能完全分离的波函数去描述囚禁在双磁阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体,根据托马斯-费米近似,得到两凝聚体的相位差和布局数随时间的演化方程,应用数值计算的方法,考察了相干原子遂穿和宏观量子自囚禁效应.这些研究结果和采用双模时空分离波函数近似法得到的结果进行了比较.

在不采用旋波近似和慢变幅近似的条件下,采用时域有限差分法和预估矫正法求解Maxwell-Bloch方程,对两色2π超短脉冲激光在级联三能级有机分子体系(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)中传播的动力学过程进行了数值模拟.该有机分子属于一维对称体系,其电子结构和电学参量在密度泛函水平上给出.在低能量范围内,该分子可以简化为三能级体系.我们研究了在不同共振条件下,两色超短脉冲的时空演化特性和三能级体系各个能级粒子数占有率的分布情况.

在混合密度泛函B3LYP理论下,用3-21G基函数对有限长扶手椅形单壁碳纳米管(4,4)、(5,5)和(6,6)的构型进行优化和分子静电势计算.结果表明:除近核区域为正常的正电势外,碳纳米管结构模型的管内和管外为负电势区域;在碳纳米管结构模型的管内,管心处均出现负电势的最小值,且负电势的绝对值随着碳纳米管的曲率降低而增大,管心轴线上静电势的变化随碳纳米管的曲率降低而减少,带电粒子流比较容易通过纳米管.

基于细致组态(DCA)方法和跃迁系列群 (UTA) 模型,采用全相对论处理并结合量子亏损理论,计算了金Au激光等离子体的M带5f-3d跃迁的透射谱, 给出了金等离子体在不同电子温度和电子密度的时空电离态特性,平均电离度,离子丰度和离子内各能级的布居数,并模拟出Au等离子体的M 带5f-3d跃迁的细致谱线,其计算结果可对激光等离子体透射谱的电子温度和电子密度进行精密诊断.

将伪谱方法推广应用到Kramers-Henneberger (KH) 坐标系中求解了一维原子在强激光场中的薛定谔方程,研究了强激光场中一维原子的稳定性.结果表明,在中等强度的激光场中,原子没有发生电离抑制,而在高频超强激光场中,原子的电离受到抑制.

根据原子分子反应静力学原理导出了CuX(X=Al,Ga,In) 分子基态电子状态及其离解极限,并在B3LYP/LANL2DZ水平上计算了平衡几何、振动频率和解离能.利用Murrell-Sorbie 函数拟合出了解析势能函数,并计算出光谱参数和力常数.计算结果表明该分子体系是稳定存在的,其稳定性排序为 CuAl＞CuGa＞CuIn.

本文论述了电子-振动近似理论,并应用于TiH2、TiD2和TiT2基态3A2的计算,即用单个分子TiH2、TiD2和TiT2中的电子和振动能量和熵近似代表他们处于固态时的能量和熵,所得到的金属钛的氢化热力学函数ΔH0、ΔS0、ΔG0以及平衡压力与温度的关系,与文献符合很好.这表明电子振动近似理论的可应用性.计算方法为密度泛函理论B3P86/6-311G**.在此基础上进一步计算氢同位素在金属钛中的溶解度,结果合理.

采用Tersoff-Brenner势的分子动力学方法,研究了双石墨层作用下C60、C240及C60@C240富勒烯分子的压缩力学特性.根据计算结果,讨论了三种分子压缩过程中几何构形、能量、压缩载荷等的变化及其差异.研究表明,压缩过程中,仅C240分子出现了"塌陷"现象,塌陷时,该分子的能量及外载一度下降;相同压缩应变下,C240的体积压缩率以及C60@C240的能量吸收率最大,而C60的体积压缩率及能量吸收率均最小; C60@C240分子的最大承载能力及C240的最大承受变形能力最大,而C60分子的最大承载和最大承受变形能力均最小;在C60@C240分子的压缩中,当应变小于20%时,内笼C60的体积及其能量变化很小;C60与C240之间的范德华尔能在整个压缩C60@C240分子的能量变化中仅仅占有非常小的份额.

构造了由多模真空态、多模泛函相干态、多模泛函相干态的相反态、多模复共轭泛函相干态和多模复共轭泛函相干态的相反态这五个宏观上完全可分辩的量子态线性叠加所构成的强度不等的非对称五态叠加多模泛函叠加态光场|Ψ(5)vas〉q.利用多模压缩态理论,首次研究了态|Ψ(5)vas〉q的广义非线性等幂奇数次高次振幅压缩特性.结果发现:在一定的条件下,态|Ψ(5)vas〉q可呈现任意次的广义非线性等幂次高次振幅压缩效应,其压缩程度、压缩深度和压缩幅度与压缩次数、腔模总数、态间叠加几率幅、各模光场的经典强度以及经典初始相位的空间分布函数等强烈地非线性相关联;特别是,在特定条件下,真空场的注入可以提高压缩程度.

采用Pacheco-Ramalho相互作用势,结合改进的遗传算法研究了(C60)N团簇(N=3～25)的稳定结构与"幻数"序列,并研究了(C60)N 团簇的势能变化.结果表明:团簇的稳定结构与构成团簇的C60分子数目有密切的关系.随着C60分子数目的增大,团簇的稳态结构呈现出由层状变为壳状,然后又转变为层状结构的变化趋势.随着组成C60分子数的增多,团簇中分子的平均势能呈下降的趋势,下降的幅度随着分子数的增大而越来越小.

利用不变量方法研究了充满Kerr介质的高Q腔中双模场与二能级原子非共振相互作用系统,得到了该系统的态矢、时间演化算符、原子布居数和双模场光子数随时间演化式.

本文采用求解Schrodinger方程和数值计算方法,研究了二项式光场与运动二能级原子相互作用过程中的光场压缩效应.结果表明:通过适当选择系统参数,可使光场产生完全压缩效应.

从理论上研究了在不考虑Fabry-Perot效应时两电介质间原子蒸汽膜的吸收光谱,发现在很多情形下表现为Dicke窄化结构的谱线与入射角、膜的厚度和入射波长的比值L/λ有关.我们也讨论了当L/λ=1/2时,吸收峰和带宽相对于入射角的变化.

采用密度泛函理论(DFT)中的UB3LYP方法在6-311+G(2d,2p)水平上研究了五重态和三重态的Fe与单重态CH2反应的机理,在UB3LYP结构优化的基础上用耦合簇理论方法UCCSD(T)在相同水平下对各驻点进行了单点能校正.结果表明,该反应在三重态和五重态上的势能面非常相似,都经过两个过渡态(TS1、TS2)和三个中间体(FeCH2、HFeCH、H2FeC),五重态和三重态势能面在形成中间体FeCH2前发生交叉,整个反应沿三重态路径进行,最后得到三重态的FeC和H2.该反应是一个四步反应,其中由HFeCH到H2FeC的反应步骤为整个反应的速率控制步骤,反应的活化能为176.3 kJ/mol.

在考虑原子与双模光场依赖强度耦合双光子共振相互作用的条件下,应用量子相对熵研究了双模压缩真空场模间纠缠度的演化.结果表明,在原子与光场相互作用之后,模间纠缠度作周期性的变化.在强场条件下,模间纠缠度总是在初始时刻达到最大值,其变化幅度基本保持不变.在初始场很弱的条件下,纠缠度演化的特点与原子初始状态有关,当原子处于激发态和基态的等概率叠加态时,纠缠度变化的幅度最大.控制原子与光场的作用时间及原子的初态,可以调整双模光场间的纠缠.

本文运用量子化学从头计算MP2方法6-311++G(3df,2p)基组,计算了He-N2相互作用的势能,拟合出He原子与N2分子相互作用的各向异性势函数,其势函数参数:势能球平均势阱位置、势阱深度、势能零点位置与通过散射实验数据分析的ESMSV(Exponential-Spline-Morse-Spline-Van der waals)势比较吻合.然后,用公认精确度高的密耦方法计算了He原子与N2分子碰撞体系的总微分截面、弹性微分截面、转动激发的非弹性微分截面和积分截面,计算结果与实验数据符合得较好.

采用了B3LYP、MP2方法,详细地计算了硝基甲烷(CH3ONO)和亚硝基甲酯(CH3NO2)的稳定结构、能量和振动频率等,并分析了它们的相对稳定性和相互转换的机理.结构优化结果表明,CH3ONO有两种稳定的构象cis和trans,CH3NO2有一种稳定的结构.在B3LYP/6-31G(d,p)方法的基础上,作出了CH3ONO的能量随CH3O-NO单键旋转的变化曲线图,定性地讨论了CH3ONO可能存在的稳定构象以及两种稳定构象之间互异化的机理.研究了CH3NO2与CH3ONO之间互异化的反应机理,计算了该异化反应发生时几何结构的变化以及最小能量途径,确定了该互异化反应实际上是C-N键和C-O键的断裂或形成的一个过程.

设计了9种4-N-甲基苯乙烯砒啶盐衍生物分子,以密度泛函B3LYP/6-31G方法优化的构型为基础,采用耦合微扰(CPHF)方法研究了体系的非线性光学性质,对体系的电荷布居、吸收光谱及前线分子轨道等性质进行了分析,发现用线性关系对各分子一阶静态超极化率、基态和激发态偶极矩差、激发能及取代基给电子能力之间的关系进行描述是可行的,而且该分子体系的非线性光学响应完全可用二能级模型近似处理.

研究了相干态光场与级联型三能级原子相互作用过程中场熵的演化特性,数值计算结果表明:场熵随时间的演化具有明显的振荡特性,并且受相干态光场强度|α|变化的影响,当|α|较小时随|α|的增大,场熵的平均值增大,当|α|大于一定值时,场熵的振荡演化出现崩塌和复苏现象,熵的平均值反而随|α|的增大而变小.

本文借助不可约张量理论,导出了通常由光谱实验数据确定的氦原子sp组态自旋-轨道相互作用精细结构参数A的理论计算式,在推导过程中完成所有角向积分和自旋求和计算.

利用全量子理论,研究了耦合双原子与单模压缩真空场Raman相互作用系统的量子纠缠特性,运用数值方法讨论了系统耦合常数和初始状态对纠缠特性的影响.

基于广义梯度近似密度泛函和全势能线性缀加平面波方法,本文对聚铜络合物[Cu(L)μ-1,3-N3]n(ClO4)n(其中L=tridentate Schiff base为三齿席夫基)的态密度和磁矩进行了计算.磁矩计算结果表明:①该聚铜络合物晶体格子的总磁矩为1.00 μB;②中心铜原子(离子)具有最大的原子磁矩,为0.531 μB;③铜原子和它周围最邻近的氮原子的原子磁矩是该聚铜络合物晶体格子总磁矩的主要来源.通过对中心铜原子及其最邻近氮原子的自旋态密度图进行分析,得出了铜原子和它周围最邻近氮原子的磁性主要分别来源于它们的d轨道和p轨道,同时还发现了中心铜离子的d轨道与叠氮末端氮原子的p轨道之间存在杂化现象, 以及中心铜离子向叠氮末端氮原子的自旋退局域化现象.自旋退局域化效应通过叠氮这一旁道使相邻两中心铜离子发生铁磁性相互作用.

将文[22]中提出的求解非线性演化方程的Weierstrass椭圆函数解的一个新方法应用于Time Dependent Ginzburg-Landau方程,获得了该方程的一些新的双周期解,并在退化情形下得到了一些新的精确孤波解.

应用密度泛函B3LYP方法,采用aug-cc-pvtz基组对SiN(X2∑+)进行了理论计算,得到了它的微观几何结构,力学性质和光谱性质,结果表明SiN的平衡核间距为0.1739 nm,基态的离解能为4.5907 eV,谐振频率为1175.3820 cm-1,与实验结果符合得非常好,并得到了它的Murrell-Sorbie势能函数.用密度泛函B3P86/6-311++G(3d2f),优化出Si2N(X2A1)分子稳定构型为C2V,其平衡核间距Re=0.16712?nm、∠SiNSi=94.3862°,同时计算出了离解能、力常数及谐振频率.在推断出Si2N的离解极限此基础上,应用多体展式理论方法,导出了基态Si2N分子的分析势能函数,该势能表面准确地再现了Si2N(X2A1)分子的结构特征和能量变化.

根据能量变分的思想,将双原子分子离子XY+的新解析势能函数ECMI势和关于离子XY+的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion, ECMI)推广到双原子分子离子XY-的势能函数研究之中,具体研究了双原子分子离子SiC-激发态A2∏的势能函数,并与将中性双原子分子的势能函数如Morse势和Huxley-Murrrell-Sorbie (HMS)势直接用于双原子分子离子XY-的结果和ab initio计算结果进行了比较.结果表明,ECMI势和ECMI方法对双原子分子离子XY-的势能函数研究同样是成功的,在重要的渐近区和离解区优于中性势能函数,与精确的ab initio结果一致.

利用全量子理论,研究了Kerr介质中单模光场与V型三能级原子依赖强度耦合的相互作用系统中原子偶极压缩效应,采用数值计算的方法讨论了Kerr介质常数χ和失谐量Ω对原子偶极压缩的影响.结果表明:Kerr效应对原子偶极压缩效应起着不同程度的减弱作用,适当大小的失谐量Ω有利于原子偶极压缩.

对于高温高压下氩等离子体的电离度和物态方程,本文给出了一种基于Thomas-Feimi(TF)统计模型的简化计算新方法:首先将TF模型电离势的数值结果进行函数逼近,给出一个便于数值求解的计算电离度的近似计算方法,并由此计算了局部热动平衡下的氩等离子体在10～1000 eV高温范围内的物态方程.计算结果与国外报道的其他几种理论模型的计算结果均符合很好,与实验值也吻合较好.本文所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程,可以在电磁发射技术领域中的强电离等离子体中有更为广阔的应用前景.

在一维线缺陷的研究基础上进一步应用转移矩阵方法数值研究带其它缺陷的二维正方晶格圆柱光子晶体的透射谱,缺陷的引入使得原来不透电磁波的禁带中,出现了缺陷模,即某一波长的电磁波可以透过,计算结果表明禁带位置、宽度,缺陷模的位置与透过率随着缺陷的种类、介质、程度有关,特别是都受到波源的入射角调制.

用数值计算方法计算了不同强激光脉冲宽度下高次谐波的产生.我们发现对于激光场强度不高,不能有效电离初态的激光场,长脉冲宽度可以更有效产生高次谐波;而对于高场强的激光场,由于它能够在几个光学周期之内把原子的初态全部电离,所以短脉冲的激光场能够更有效产生高次谐波.

研究了存在Kerr介质时依赖强度耦合单模压缩真空场与耦合双原子非共振相互作用系统中原子的偶极压缩,运用数值方法讨论了系统参数对原子偶极压缩的影响.结果表明:Kerr介质、失谐量、原子间相互作用、光场初始压缩因子和原子的初始状态对原子偶极压缩有较大的影响.

在自旋-轨道劈裂阵模型下,通过类铜的内壳层激发组态计算了类镍Gd的双电子复合速率系数,其中考虑了共振和非共振辐射平衡跃迁对自电离能级的影响,而忽略了因碰撞跃迁引起的电子俘获,非共振辐射平衡跃迁在低电子温度条件下主要影响双电子复合过程;本文讨论了双电子复合系数及双电子伴线强度比随电子温度的变化.

基于Mie散射理论研究发现,各种金属在中红外区的的散射行为极为相似,是一种反照率极高但散射效率极低的散射体,数值研究揭示了这类散射体系的光学截面以及散射强度的分布的内在联系.