AlO自由基在輻射場中的物理和光譜特性

吳其俊, 杜 青, 韓利民, 汪凌萱

1. 貴州理工學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003 2. 清華大學(xué)物理系，北京 100084

引 言

分子外輻射場效應(yīng)的研究具有潛在的應(yīng)用價值和指導(dǎo)意義[1-4]。 分子在外輻射場作用下受激發(fā)到分子激發(fā)態(tài)，該激發(fā)態(tài)回到基態(tài)過程中會發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，如分子鍵長改變、新舊化學(xué)鍵的斷裂和形成等[5-6]，從而引發(fā)新的物質(zhì)生成。 目前對外輻射場作用下的物質(zhì)特性研究已普遍開展，如ZnO，BH和NH等都均有相關(guān)報道[7-9]。

氧化鋁是高硬度化合物，主要用于陶瓷、耐火材料及催化劑等領(lǐng)域，AlO自由基是一種簡單的金屬雙原子自由基，受到人們的關(guān)注[10]。 郭連波等[11]基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜獲得了氧化鋁陶瓷片的AlO自由基B2Σ+-X2Σ+躍遷的33條發(fā)射譜線，研究了激光能量對譜線的影響規(guī)律； Sharipov等[12]用量子計算B2PLYP方法研究了AlO+C2H5OH反應(yīng)機(jī)理，通過計算多條反應(yīng)勢能路徑，給出了最終產(chǎn)物路徑為AlOH+C2H5O，并研究了該反應(yīng)路徑在溫度為400～4 000 K范圍的反應(yīng)速率常數(shù)。 AlO自由基在輻射場中的光譜特性研究未見報道，而該研究有助于其在金屬有機(jī)化學(xué)、催化材料、燃燒化學(xué)和宇宙化學(xué)等領(lǐng)域更深刻的理解和廣泛應(yīng)用，具有十分重要的意義。

利用密度泛函理論在B3PW91/6-311+G(3df,2p)水平上研究了外輻射場(-0.04～0.04 a.u.)作用下AlO自由基的鍵長、鍵角、偶極矩、能量等物理特性的變化以及其紅外光譜、拉曼光譜和紫外可見光譜的振動頻率及其強(qiáng)度的變化，為其在外輻射場作用下的實驗研究提供重要的理論依據(jù)。

表1 不同方法和基組條件下AlO自由基穩(wěn)定結(jié)構(gòu)光譜參數(shù)比較