HCP分子勢能面和振動光譜研究

張佳美 徐建剛 張云光 張思雨 郭甜 陳艷南

摘 要 ???：本文基于Molpro2019程序包， 采用單雙激發耦合簇方法（CCSD）結合基組cc-pVQZ構建HCP分子的一維勢能曲線和二維勢能曲面， 發現HCP分子面內、面外彎曲振動模式之間的簡并現象以及H-C拉伸振動模式對分子勢能的重要影響. 本文以勢能面為基礎， 首次采用振動多組態自洽場方法（VMCSCF）和振動多參考組態相互作用方法（VMRCI）計算HCP分子的基頻、倍頻、組合頻以及振動能量， 頻率計算值與實驗值吻合較好. 擬合繪制出分子的紅外和拉曼振動光譜， 發現振動模式間的費米共振現象. 本文為含磷星際分子的實驗和理論研究提供了參考.

關鍵詞 ：HCP分子; 勢能面; 振動多參考組態相互作用方法; 振動頻率; 振動光譜

中圖分類號 ：O561 文獻標識碼 ：A DOI ： ?10.19907/j.0490-6756.2023.044001

The potential energy surface and vibrational spectroscopy of HCP molecule

ZHANG Jia-Mei， XU Jian-Gang， ZHANG Yun-Guang，

ZHANG Si-Yu， GUO Tian， CHEN Yan-Nan

（School of Science， Xian University of Posts and Telecommunications， Xian 710000， China）

In this paper， based on the Molpro2019， the one-dimensional potential energy curves and two-dimensional potential energy surfaces of HCP are constructed by using the single and double excitation coupled cluster method（CCSD）combined with the basis set cc-pVQZ. It is found that the degeneracy between the in-plane and out-of-plane bending vibration modes of HCP molecule and the important influence of the tensile vibration mode on the molecular potential energy. Based on the potential energy surface， the fundamentals， overtones， combination bands and vibration energy of HCP are calculated by the vibrational multiconfiguration self-consistent field method （VMCSCF） and vibrational multireference configuration interaction method （VMRCI）. The calculated vibration frequencies are in good agreement with the experimental values. The infrared and Raman spectrum of HCP are further fitted and plotted， and the Fermi resonance between vibration modes is found. This paper provides ?reference for the experimental and theoretical research of phosphorus-related interstellar molecules.

HCP molecule; Potential energy surface; Vibrational multireference configuration interaction method; Vibrational frequency; Vibrational spectrum

1 引 言

HCP分子是星際空間中能探測到的少數含有磷的分子之一. 在PN和CP之后， 它是第三個被發現的含磷星際分子. 研究含磷星際分子對于天體物理和星際磷化學研究具有重要意義， 因此受到專家學者的密切關注.

在實驗觀測方面， 1961年Gier ?［1］首次成功在實驗室條件下制備出了HCP固體聚合物單體， 確定了單體HCP制備的比例， 并在-196°處檢測到固體HCP單體的紅外光譜與HCP結構完全一致， 為HCP結構的研究提供了進一步支持. 隨后， Garneau和Cabana ?［2-5］陸續用不同分辨率的光譜儀實驗觀察到HCP振轉光譜的各個譜帶， 并擬合了指定紅外光譜的所有波數. 2007年， Agúndez和他的團隊 ?［6］使用IRAM 30 m望遠鏡在AGB星周包層IRC+10 216 cm波段處探測到HCP的存在. 這是HCP分子首次在星際介質中……