原子对称性和洪德定则

本文通过对原子中对称性的讨论,利用对称群链分类的原子状态波函数计算原子中电子间的库仑能和自旋——轨道相互作用能,从而证明在LS耦合情况下,洪德定则正是这种对称性的自然结果.预测了Z=104-109等原子的基项.     

磁场中单电子原子的对称性破缺及其能级分裂

本文讨论孤立单电子原子（包括氢和碱金属原子）在均匀外磁场中的对称性破缺及由此引起的能级分裂问题。原子物理或初等量子力学告诉我们，磁场中原子的能级分裂是磁场与原子磁矩相互作用产生的附加能量造成的。有趣的是，从对称性角度看，磁场之所以能引起原子能级分裂，是磁场使原子系统的对称性破缺的结果。本文以孤立单电子原子在均匀磁场中的能级分裂为例加以论述。     

原子构造的对称性原理与元素周期系统的形成

讨论了原子构造的对称性原理及其在元素周期系形成的中支配作用，指出了基态原子的电子（包括电子的自旋态）的轨道分布方式是由轨道能及电子线态的对称性二者决定的，而元素周期系的形成则是与元素基态原子外围电子组态的对称性选择密切相关。     

对称性与元素周期律(之二)

在自然界中,不论是微观世界或是宏观世界,对称性是普遍存在的。一般说来,同一物质对称性越高越稳定,所以各物质在一定条件下尽量取高对称状态。这一点对于原子也是成立的。元素是具有相同化学性质的一类原子的总称,元素按原子序数(核电荷数)的排列构成了元素周期表。由于原子具有对称性质,所以认识元素周期律不仅从原子序数(核电荷、核外电子)上,还应从原子的对称性上来理解。对称性可以利用群论的知识来描写。原子波函数是三维旋转群的不可约表示基函     

金属的晶体结构与其原子的电子组态

本文的目的,首先是论证晶体中电子运动的对称性与弧立原子中电子送动的对称性的统一性,我们称之为晶体中电子运动的对称性与原子中电子运动的对称性相适应原理。其次是根据群论中,关于旋转群的表示,由元素的已知电子组态,导出金属元素的晶型的对称要素,从而确定它的对称点群。第三是根据晶体中提供晶型对称性的,並参与键合作用的外围电子数,来确定金属的晶体结构与电子浓度的对应关系。     

类抛物二维周期势阱中的原子状态

利用具有二维周期性的类抛物晶格势,研究了轻原子在金属晶体中的量子行为.结果表明:体系的对称性主导粒子的局域态;非简谐振动项导致高激发态的劈裂和偶然简并;降低势阱的对称性能使劈裂加剧;处于基态和低激发态的原子以较高概率分布于阱底附近区域,进行局域振动.     

原子构造的对称性原理与元素周期系的形成

讨论了原子构造的对称性原理及其在元素周期系形成中的支配作用．指出了基态原子的电子（包括电子的自旋态）的轨道分布方式是由轨道能及电子组态的对称性二者决定的，而元素周期系的形成则是与元素基态原子外围电子组态的对称性选择密切相关．     

键合成反键分子轨道的原子轨函符合对称性条件

键合成反键分子轨道的两个原子轨函对键轴的对称性是一致的,且它们的重叠积分S和β积分均不为零,故它们符合对称性条件。有两种不同类型的异号原子轨函重叠,反键型和非键型。只有后者不符合对称性条件。不要把反键分子轨函中节面上的φ_(MO)=0误认为是S=0或β=0。     

全同粒子的交换能及其作用

本文论述了交换能是由于全同粒子体系的波函数的对称性而导致的一种量子效应,它没有经典对应.以氦原子为例讨论了交换能在什么情况下对全同粒子体系起着显著的作用.并定性说明了在对共价键理论和铁磁性理论的解释中,交换能是关键的因素     

MSn10(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)团簇的稳定性和磁性研究

采用密度泛函理论(density functional theory,DFT)中的广义梯度近似(generalized gradient approximation,GGA)对Sn11团簇的4种同分异构体(对称性分别为D5h,D5d,D4h,D4d)的几何结构、电子结构计算研究,得出对称性为D5d的团簇最稳定.将Sn11团簇的中心原子替换成过渡金属原子成为MSn10(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)团簇,对其稳定性和磁性进行了分析.在Sn11团簇中将中心原子替换成过渡金属原子后,束缚能都变小了,说明过渡金属原子的替换提高了原锡团簇的稳定性,其中NiSn10团簇的束缚能最小,稳定性最强.过渡金属原子都具有一定的磁性,当把这些原子掺入锡团簇后,过渡金属原子的磁性都有所减弱,其中MSn10(M=Sc,Ti,V,Ni)团簇的磁性完全消失,其原因在于掺杂后,团簇中各原子的电荷分布发生了变化.     

MSn_（10）（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）团簇的稳定性和磁性研究

采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）中的广义梯度近似（generalized gradient approximation,GGA）对Sn11团簇的4种同分异构体（对称性分别为D5h,D5d,D4h,D4d）的几何结构、电子结构计算研究,得出对称性为D5d的团簇最稳定.将Sn11团簇的中心原子替换成过渡金属原子成为MSn10（M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni）团簇,对其稳定性和磁性进行了分析.在Sn11团簇中将中心原子替换成过渡金属原子后,束缚能都变小了,说明过渡金属原子的替换提高了原锡团簇的稳定性,其中NiSn10团簇的束缚能最小,稳定性最强.过渡金属原子都具有一定的磁性,当把这些原子掺入锡团簇后,过渡金属原子的磁性都有所减弱,其中MSn10（M=Sc,Ti,V,Ni）团簇的磁性完全消失,其原因在于掺杂后,团簇中各原子的电荷分布发生了变化.     

基于腔QED系统实现多种量子克隆

在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,它提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案。例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆。在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响。     

铕掺杂氧化钇的密度泛函第一性原理研究

基于第一性原理密度泛函,开展了氧化钇(Y_2O_3)的晶体结构和电子性质的计算研究,对比实验结果验证了计算方法的可行性.通过超元胞模型的密度泛函计算,探究了氧化钇主要本征点缺陷和不同格点阳离子铕(Eu)取代掺杂的形成能.结果表明,富氧条件有利于Eu杂质原子掺入氧化钇晶格,低费米能条件下,Eu原子易于取代周围6个O原子具有中心反演对称性的钇原子;在高费米能条件下,杂质原子对两种格点钇原子取代几率相等.本研究对于提升Eu掺杂氧化钇的发光效率具有一定的指导意义.     

基于腔QED中实现多种量子克隆

在腔QED中,基于原子与腔场的相互作用,提出了一个通过控制原子与场相互作用的时间实现多种量子克隆的方案.例如,对于任意的输入量子态,可以实现普适的最优量子克隆;对于赤道输入量子态,通过参数调控,可以实现非对称性的1→2相位协变克隆和最优的非对称性的经济型的1→3相位协变克隆.在整个克隆过程中,由于原子与大失谐模式的腔场相互作用,所以该方案不受腔损和热场的影响.     

电磁推迟相互作用与光的高阶受激辐射和吸收过程的时间反演对称性破坏

采用量子力学微扰论方法证明, 尽管量子力学运动方程和辐射场与带电粒子的电磁相互作用Hamiltonian量在时间反演下保持不变, 考虑到辐射场的推迟效应(多极矩效应)后, 光的高阶受激辐射和受激吸收过程是破坏时间反演对称性的. 产生时间反演对称性破坏的原因在于, 束缚态原子不同能级间的跃迁要满足能量守恒关系, 以及束缚态原子本身的某些特殊性质, 导致某些跃迁子过程被禁戒或无法实现, 从而使另外一些可实现的跃迁子过程的时间反演对称性被破 坏. 这些可实现的跃迁子过程就是实际观察到的物理过程, 它们一般是不可逆的. 时间反演对称性破坏也与束缚态原子在时间反演前后初始态的不对称有关, 对于能级连续分布的非束缚态带电粒子与辐射场间的相互作用, 就不存在这种时间反演对称性破坏. 因此考虑辐射场的推迟效应和高阶修正后, 光的受激辐射和受激吸收系数是不一样的, 这种修正能为非平衡态激光物理学和非线性光学提供更为合理的理论基础.     

用第一性原理计算硅单空位缺陷

采用分子动力学模型及共轭梯度,并在局域密度挖下,用密度泛函的方法从头计算了硅单晶的晶格常数、单空位缺陷能等。计算结果表明,在硅单晶中,单空位邻近的硅原子会发一弛豫,使对称性下降;两个单空位有可能形成一个双空位。     

复习《结构化学》的基本思路

在复习《结构化学》时,学员一定要善于从纵与横的关系进行类比,把握学习的基本内容与要点。我们已学习了量子力学基础、单电子原子、多电子原子、分子对称性、双原子分子、多原子分子和配位化合物的结构共七章内容。概括讲却只是理论基础、原子结构和分子结构三个方面的内容。若从基本概念出发分析,则涉及的是波函数、力学量、分子对称性三个基本问题。下面,从三个方面来简述     

非简并双光子Jaynes—Cummings模型的量子塌陷与复苏

根据辐射的量子统计理论,讨论了理想非简并双光子Jaynes-Cummings模型的原子算子动力学行为,发现了原子布居数反转在时间演化过程中Rabi振荡的量子塌陷与复苏现象。该现象的窄波包形式、低对称性及短周期,是低简并度多光子转变条件下原子与辐射场作用的突出特征。     

（Ga）12N,（Ga）12B荷电团簇的电子结构与磁性

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似（GGA）研究20面体（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇的电子结构与磁性,系统计算了束缚能BE、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道（HOMO）、最低未占据轨道（LUMO）及其能隙,分析了（Ga）12B,（Ga）12N荷电团簇表面到中心原子间距、束缚能和HOMO与LUMO间的能隙随掺杂原子掺杂位置、带电情况不同的变化.研究表明,具有Ih对称性结构的荷电团簇更稳定,统除Ih对称性结构（Ga）12B1＋荷电团簇有磁性外,其它均无磁性.     

群论与异核双原子分子的光谱项

在分离原子模型的基础上，依据原子和异核双原子分子的对称性，给出了利用群论方法确定异核双原子分子光谱项的方法和具体步骤，这种方法要比常规的角动量耦合法简便．