PuNO分子结构与势能函数

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1、物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．64，No．15(2015)153103PuNO分子结构与势能函数郝丹辉)孔凡杰2)蒋刚3)十1)(西安建筑科技大学华清学院，西安710043)2)(盐城工学院数理学院，盐城224051)3)(四川大学原子与分子物理研究所，成都610065)(2015年3月4日收到；2015年4月2日收到修改稿)本文运用密度泛函理论的B3LYP方法，对钚原子应用LANL2DZ收缩价基函数，氮、氧原子采用AUGca—pVTZ基函数，分别对PuN，PuO，NO和PuNO体系进行了结构优化，得到PuNO分子最稳构型为o。(Pu—N一0)，电子

2、态为。∑一(基态)，平衡核间距RoN=0．12257nm，RNP=0．22951nm，离解能D。=8．10537eV．同时优化得到PuNO分子存在两种亚稳态平衡构型分别为G(Pu—ON)，0E一(电子态)和C。(O—Pu_N)，A”(电子态)，以及分子体系相应的力学常数等．拟合出PuN，PuO和NO分子的Murrell—Sorbie势能函数，并使用多体项展式理论得到了PuNO分子的分析势能函数，其等值势能图准确再现了PuNO分子最稳态构型及两个亚稳态构型的离解能和结构特性，由此讨论了该分子体系的势能面静态特征．关键词：PuNO，分子结构，势能函数PACS：31．

3、15．E．71．15．MbDOI：10．7498／aps．64．153103研究双原子分子解析势能函数，Clavagu6rasarrio1引言等[12]通过密度泛函(DFT)理论和多组态从头算法得到了两个等电子化合物PuO~+和PuN2的几何锕系金属钚作为一种具有强放射性的剧毒元构型，电子结构和振动频率．李权等[13]和熊晓玲素，有着独特的物理化学性质，在军事、能源、航等[14]通过密度泛函理论方法对氮化物分子PuN，天等领域有着极为广泛的应用[，21．但由于其极易PuN2及TiN基态分子的结构与势能函数进行了与02，H2和H20发生反应，形成氧化和氢化腐蚀，优

4、化．高涛等【15]和Zeng等[16]分别对氧化物分子造成贮存容器失效，甚至可能对环境造成极为严重PuO和PO2的基态结构与势能函数进行了研究，的危害，故一直难于找到高效的存储方式．因此对并得到了相应的平衡核问距、离解能及谐振频率．其表面的物理化学性质的研究是个长期的热点之一[3—71然而，Pu-N一0作为一种重要的三原子体系，据我们．分子势能函数作为Born—Oppenheimer近似下了解尚未见到对该体系的几何构型、电子结构以及固定核坐标时给定电子状态下的电子本征能量函其势能函数的相关研究报道．因此，研究该体系的数，它不仅是在整个空间范围内对分子性质的完微观

5、结构以及势能函数既可以补充和完善实验上全描述，即描述分子的能量、几何、力学与光谱性无法获得的数据，又可以为进一步研究PuNO分子质，同时也是研究原子分子碰撞与反应动力学的体系的微观反应动力学提供基础，同时也对钚材料基础[8-i01．例如，袁丽等[11]用代数一能量自洽法表面的抗腐蚀能力的研究有重要意义．十通信作者．E-mail：dhhao0527@sina．corn◎2015中国物理学会ChinesePhysicalSocietyttp：／／wulixb．iphy．ac．c礼153103—1物理学报ActaPhys．Sin．Vo1．64，No．15(2015)1

6、531032理论方法3．2PuN，PuO和NO分子基态的势能函数本文用Gaussian03程序[17]，运用密度泛函用B3LYP方法分别对PuN，PuO，NO及理论中的B3LYPfBecke三参数交换泛函与Lee—PuNO分子的各种多重性及可能结构进行了优Yang—Parr相关函数的混合密度泛函理论1方法，化计算，得到了PuNO分子的最稳构型(Pu—对钚采用文献f18]报道的LANL2DZ收缩价基组，N一0)，电子态为0∑一(基态)，对应于表2中的a结N原子和O原子采用AUG—ca—pVTZ基组，分别对构．同时得到另外两种亚稳态构型C(Pu—O—PuN，PuO，

7、NO及PuNO分子体系的结构和性质N)和(O—Pu—N)，电子态分别为0∑一和A，分进行了理论计算，拟合出PuN，PuO和NO分子的别对应于表2中的b和C结构，所得有关参数列于Murrell—Sorbic(M—S)势能函数，并用多体项展式表3．此外优化结果还给出了PuN，PuO和NO分理论导出势能函数的参数[10]，从而给出PuNO分子的基态平衡核间距分别为：RP1JN=0．20897nm，子的解析势能函数．RpO=0．18779ilm，RNO=0．11540nm，并分别对三者基态进行单点能计算，得到一系列势能值，3结果和讨论用正规方程组拟合得到M—S势能函数3

8、．1PuN，PuO，N0