HC4N分子电子结构和势能面的理论研究.pdf

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1、第25卷第6期化学研究与应用Vo1．25．No．62013年6月ChemicalResearchandApplicationJune．2013文章编号：1004—1656(2013)06-0818-06HC4N分子电子结构和势能面的理论研究杨洋，何宏庆，杨明晖(中国科学院武汉物理与数学研究所，波谱与原子分子物理国家重点实验室，湖北武汉430071)摘要：本文采用高精度的从头算方法计算了星际分子HCN的电子结构和势能面。使用MP2／ee．pVTZ方法进行构象优化，共获得23个稳定单重态构型和21个过渡态。其中稳定结构包含线性构型

2、，氢支链构型，以及含三元环，四元环和五元环的构型。进一步的精确单点能量计算在CCSD(T)／cc．pVTZ方法下进行，并采用G3(MP2)方法对比。通过结果分析得到HCN单重态的5个热力学和动力学都比较稳定的的构型，分别为3个三元环结构R31，R32，R35，一个链状构型C1和一个氢支链构型Bl。关键词：星际分子；HCN；势能面；从头算中图分类号：O641．12+1文献标志码：ATheoreticalstudyontheelectronicstructuresandpotentialenergysurfaceofHC4Niso

3、mersYangYang，HeHong—qing，YangMing—hui(WuhanCenterforMagneticResonance，StateKeyLaboratoryofMagneticResonanceandAtomicandMolecularPhysics，WuhanInstituteofPhysicsandMathematics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan430071，China)Abstract：Highlevelabinitiocalculationshavebeencar

4、riedouttoexplorethepotentialenergysurfacesofinterstellarmoleculeHC4N．AttheMP2／ee—pVTZleveloftheory，23singletisomerswithdiferentconformationssuchaslinear，branched，three—men—beredring，four—memberedringandfive—memberedring，aswellas21intereonversiontransitionstatesconne

5、ctingtheseisomerswereidentified．MoreaccurateenergieswereobtainedattheCCSD(T)／cc—pVTZandG3(MP2)leveloftheory．TherewerefivedynamicandkineticstableisomersofHC4Nmoleculeobtainedafteranalysisanddiscussion，threewerethree—memberedringstructurenamedR3iR32andR35，onelinearstr

6、ucturenamedC1andonebranchedstructurenamedB1，respectively．Keywords：interstellarmolecule；HC4N；potentialenergysln'face(PES)；abinitio现代天文观测活动发现在星际空间里存在各种碳链类分子以及自由基。这类分子的结构一般收稿日期：2013-02-26；修回日期：2013-03-18基金项目：国家自然科学基金项目21073229资助。联系人简介：何宏庆(1977．)，男，博士，副研究员，主要从事理论计算化学研究。

7、E—mail：hehq@wipm．ac．ci3第6期杨洋，等：HCN分子电子结构和势能面的理论研究819是由碳元素主链与各种终端基团(H，CN，CH等)稳定性。计算结果可为实验研究提供理论指导，组成。由于星际空间分子的多样性，碳链类分子并为解释实验和天文学观测中的各种谱带归属提在链增长反应过程中易于混入含氮基团生成新的供理论依据。分子，其偶极矩会比它的碳氢等电子体显著增大，更容易被观测。对HCN分子的系统研究可以为1计算方法人们理解星际分子的演化过程和对宇宙背景辐射本文所有计算都采用Gaussian09『2软件包谱带的归属提供

8、帮助¨。在HCN分子中，奇完成。几何构型优化和频率计算工作采用MP2／数碳原子的分子(HC：N)在星际空间中有较高CC—pVTZ方法完成，共获得了HCN分子的23个的丰度【6，在空间探测和实验室中也得到了详细稳定构型和21个过渡态。经过频率计算证实稳的研究【3圳。然而偶数碳链