Проявления тонких эффектов электронной структуры в транспортных, фотофизических и динамических процессах с участием атомов и катионов d- и f-элементовНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 19 февраля 2014 г.-31 декабря 2014 г. Проявления тонких эффектов электронной структуры в транспортных, фотофизических и динамических процессах с участием атомов и катионов d- и f-элементов
Результаты этапа: Программа работ по проекту включала три основных направления. В рамках направления «транспортные свойства ионов d- и f-элементов» рассчитаны электрические свойства (статические и динамические дипольные и квадрупольные поляризуемости и квадрупольные моменты) катионов монетных металлов Cu, Ag и Au в основном и низших возбужденных электронных состояниях и отработаны методики неэмпирического расчета потенциалов взаимодействия этих систем с атомами инертных газов. Эти потенциалы будут использованы для исследования т.н. эффекта «хроматографии электронных состояний» на следующем этапе выполнения проекта. На примере катиона Na в разреженном водороде апробирован по экспериментальным данным новый классический метод расчета транспортных свойств для многоатомных ионов/газов, выходящий за рамки стандартного приближения Мончика-Мэйсона. В рамках направления «Взаимодействия ионов d- и f-элементов с молекулой водорода» проведена апробация нового варианта адиабатического отделения колебаний двухатомного фрагмента при вариационном расчете колебательно-вращательных уровней энергии электростатических комплексов иона с молекулой водорода (на примере комплекса Be^+…H_2). Для комплексов катионов Cr, Mn, Cu и Zn проведено детальное тестирование неэмпирических схем, основанных на методе связанных кластеров. Выбрана оптимальная схема, с помощью которой рассчитаны поверхности потенциальной энергии и уровни энергии этих систем. Результаты согласуются с данными эксперимента. В рамках направления «фотофизические и динамические процессы в матрично-изолированных системах» продолжено развитие модели матриц инертного газа, включающей сферу подвижных атомов, адаптируемых к структуре захваченной частицы, и неподвижную часть, задающую кристаллическое поле. Модель дополнена методиками расчета франк-кондоновского спектра, отработанными на примере систем Na@Ar и Yb@Rg (Rg = Ar, Kr и Xe). Предложена новая методика определения эффективной температуры матрицы для классического моделирования спектров. С помощью развиваемой модели охарактеризованы сайты захвата и колебательные сдвиги димера Mn_2 в матрицах Ar, Kr и Xe. Результаты выполнения проекта представлены в трех статьях (J. Phys. Chem. A, J. Chem. Phys., Eur. Phys. J. D) и четырех докладах на научных конференциях.
2 19 марта 2015 г.-31 декабря 2015 г. роявления тонких эффектов электронной структуры в транспортных, фотофизических и динамических процессах с участием атомов и катионов d- и f-элементов
Результаты этапа: Результаты прецизионного исследования поверхностей потенциальной энергии и вариационных расчетов колебательно-вращательных уровней энергии электростатических комплексов катионов переходных металлов Cr, Mn, Zn и Cu с молекулой водорода использованы для обработки вращательных спектров комплексов с помощью модельного эффективного А-редуцированного гамильтониана Уотсона. Полученные вращательные константы сопоставлены с данными аналогичной обработки экспериментальных спектров. Результаты подтверждают высокую точность неэмпирических результатов и предполагают возможность их использования для уточнения обработки экспериментальных данных. Проведено неэмпирическое исследование динамики спиновой релаксации катиона Yb в холодных столкновениях с атомом Rb, моделирующее аналогичные процессы в единичном ионе, погруженном в ультрахолодный статистический конденсат. Для исследования использованы полученные ранее потенциальные кривые и оригинальная модель, позволяющая параметризовать эффективный матричный элемент спин-орбитального взаимодействия через рассчитанное неэмпирически расщепление электронных термов в полными угловыми моментами 1/2 и 3/2. При учете поправки на «разогрев» иона за счет накачки энергией сверхтонкого взаимодействия Rb (эффективная температура иона 0.15 К) теоретическое значение константы скорости релаксации спина совпадает с измеренным в пределах экспериментальной ошибки. Результаты такого уровня получены впервые. Они позволяют заключить, что достаточно слабое спин-орбитальное взаимодействие второго порядка приводит к неожиданно высокой скорости релаксации спина, и предполагают, что для симуляторов квантовых кубитов следует использовать легкие ионы и атомные конденсаты. С использованием предложенной на предыдущем этапе выполнения проекта было проведено моделирование сайтов захвата атомов Yb в матрицах Ar и Kr. Найдено и охарактеризовано три сайта захвата (замещение атомом Yb атома инертного газа и внедрение атома Yb в тетраэдрическую и октаэдрическую вакансии), которые удается соотнести с данными эксперимента, проведенного пока только в матрице Kr, на основании оценок энергии вертикальных переходов. Исследованы модели, позволяющие уточнить моделирование относительной стабильности различных сайтов захвата путем учета эффектов теплового движения атомов. Результаты проекта представлены в одной статье, двух направленных на публикацию рукописей и докладах на четырех российских конференциях.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".