外电场作用下HF分子的量子化学研究VIP免费

外电场作用下HF分子的量子化学研究摘要：选取密度泛函数B3P86方法和6-311g(d,p)对HF分子在不同外电场（-0.03-0.03a.u.)及没有外电场作用下分子基态的稳定电子结构进行计算，研究了外电场对HF分子基态总能量、键长、偶极距、能隙、电荷分布及红外光谱等的影响，结果表明，随着H-F方向外电场的增加，分子键长和偶极距递减，原子电荷也递减，总能量升高，能隙增大，频率随H-F方向外电场的增加而增加，红外强度递减。关键词：外电场密度泛函数分子键长能量能隙Abstract:HowtoselectDensityFunctionalB3P86,canculatethestableelectronofmoleculesinthegroundstateaboutHFmoleculeindifferentexternalelectricfield（-0.03-0.03a.u.)oreveninnoexternalelectricfieldby6-311g(d,p).Andtheessayalsostudysaboutthegrossenergyofmoleculesinthegroundstate,bondlength,dipolemoment,energygap,chargedistributionandinfraredspectroscopyandsoon.TheresultshowthatwiththeicreasingofexternalelectricfieldforwardtoH-Fdirection,thebondlengthanddipolemomentofmoleculesdecrease,atomicchargealsodecreases,whilethegrossenergyofmoleculeandenergygapincrease,thefrequencywiththeincreasingofH-Fdirectionforwardtoexternalelectricfieldincreases,theinfraredintensitydecreases.Keyword:externalelectricfield;DensityFunctional;thebondlengthofmolecule;energy;energygap0引言无机固体氟化物因其结构与特性优势,作为功能材料倍受关注,尤其是氟化物稀土掺杂体系的光功能特性,更是令人瞩目,氟化物离子性强、能带隙宽、声子能量低、电子云扩展效应小,故易于光能存储、传递和转换,由于材料的特性主要是由分子本身的电子结构所决定的[1-3]，因此准确描述分子的电子结构十分重要。研究分子在外场(电场或光场)下的电子结构特性是研究材料分子的一项重要基础性工作[4]。本文采用在电场作用下对HF分子结构进行研究，从而去了解分子特性。同时，也通过这样的研究可以知道该分子使用条件，特殊性质等，为氟化物材料的开发应用奠定理论基础。本文选取密度泛函DFIB3P8方法和6—311g，对沿分子轴(H—F连线)方向在外电场(−0.03─0.03a⋅u)作用下的HF分子的基态几何结构、分子占据轨道和空轨道的能级分布、谐振频率和红外光谱强度等方面进行了计算。在此基础上分别讨论了外电场对HF基态分键长、能量、偶极矩、谐振频率、费米能级以及红外光谱强度等影响。1理论和计算方法外电场作用下分子体系哈密顿量H为：H=H0+Hint,其中，H0为无外场时的哈密顿，Hint为场与分子体系的相互作用哈密顿量（微扰部分）。在偶极近似下，分子体系与外电场F的相互作用能为：Hint=—μ⋅F,其中，μ为分子电偶极矩,F为外电场矢量[5]。本文在z轴方向即H—F连线方向加上一系列有限的外电场(−0.03─0.03a⋅u)，利用选取的密度泛函B3P86方法和基组6—311g对HF进行优化计算。在计算过程中，Gaussian03程序中分子的哈密顿量中加入了Hint=—μ⋅F,在得到有限外电场作用下的HF分子稳定几何构型的基础上，再通过计算，分析HF分子的几何构型、偶极矩、电荷分布、轨道能级分布、振动频率以及红外强度等与外电场强度的方向和大小的关系。涉及1a.u=27.2114ev转换公式，将能隙、费米能级等转化为熟悉单位。全部计算在Gaussian03软件包中进行【13】。2结果与讨论2.1在不同方法下的优化HF分子基态稳定构型，分别选用HF／6-31lg，B3LYP／6-31lg，B3LYP／6-311++g(d，P)，B3P86／6-311++g(d，p)等方法来优化HF分子的基态稳定构型，优化得出分子的基态为X1Σ+，计算得到的基态键长Re和分子体系能量E如表1所示。在文献[6]中作者采用采用Gaussian03程序中MPn(n=2,4)方法,分别在6-31G(d)、6-31G(d,p)、6-31+(d,p)、6-31++G(d,p)、6-311G(d,p)、6-311++G(d,p)、6-311G(3df,3pd)、6-311++G(3df,3pd)基组下通过全优化计算得到十八个双原子氟化物分子的键长，其中包括了对HF分子的计算，文献[6]在说明哪种方法好的时候采用绝对误差，将计算结果Re与实验值比较并求得键长绝对误差(X=R−Rexp)[6]。通过计算B3P86/6-311++g(d,p)作用下,得到的键长为R=0...