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强场太赫兹波作用下氢气分子振动动力学研究

宁辉 王凯程 王少萌 宫玉彬

强场太赫兹波作用下氢气分子振动动力学研究

宁辉, 王凯程, 王少萌, 宫玉彬
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  • 利用电磁场与分子体系的相互作用可以研究分子的物理性质及其动力学问题。不断发展的太赫兹技术提供了能够产生亚皮秒定向强电场的太赫兹源。其产生的强场太赫兹波拥有与分子局部电场环境相当的电场强度,且定向电场的亚皮秒时间尺度也能覆盖众多超快物理化学反应过程。目前太赫兹波与分子的相互作用还主要局限于共振相互作用,即电磁波通过偶极相互作用,使分子在不同的振转能级发生跃迁。本文基于密度泛函理论计算和薛定谔方程的时域有限差分求解方法,研究了强太赫兹波电场对氢分子的强场非共振作用。结果显示,在强场太赫兹波亚皮秒定向强电场的作用下,氢分子会产生诱导偶极子,此偶极子与外加太赫兹场作用,产生质子概率密度分布的波动及振动能级布居数的变化。非极性双原子分子氢气与强场太赫兹波的这种非共振作用,提供了一种独特的电磁波与分子相互作用的途径,对研究生物体非极性分子及极性较弱的分子在太赫兹场下的动力学研究也提供了方法。
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-11
  • 上网日期:  2021-09-22

强场太赫兹波作用下氢气分子振动动力学研究

  • 1. 电子科技大学
  • 2. 电子科技大学物理电子学院;电子科技大学
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金 (61921002)

摘要: 利用电磁场与分子体系的相互作用可以研究分子的物理性质及其动力学问题。不断发展的太赫兹技术提供了能够产生亚皮秒定向强电场的太赫兹源。其产生的强场太赫兹波拥有与分子局部电场环境相当的电场强度,且定向电场的亚皮秒时间尺度也能覆盖众多超快物理化学反应过程。目前太赫兹波与分子的相互作用还主要局限于共振相互作用,即电磁波通过偶极相互作用,使分子在不同的振转能级发生跃迁。本文基于密度泛函理论计算和薛定谔方程的时域有限差分求解方法,研究了强太赫兹波电场对氢分子的强场非共振作用。结果显示,在强场太赫兹波亚皮秒定向强电场的作用下,氢分子会产生诱导偶极子,此偶极子与外加太赫兹场作用,产生质子概率密度分布的波动及振动能级布居数的变化。非极性双原子分子氢气与强场太赫兹波的这种非共振作用,提供了一种独特的电磁波与分子相互作用的途径,对研究生物体非极性分子及极性较弱的分子在太赫兹场下的动力学研究也提供了方法。

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