Estudo teórico da estrutura eletrônica e da dinâmica induzida por lasers da molécula de HCl

Abstract

Recebido em 8/6/12; aceito em 5/9/12; publicado na web em 24/1/13 THEORETICAL STUDY OF THE ELECTRONIC STRUCTURE AND THE LASER INDUCED DYNAMICS OF THE HCl MOLECULE. Potential energy and dipole moment curves for the HCl molecule were computed. Calculations were performed at different levels of theory (DFT, MRCI). Spectroscopic properties are reported and compared with experimental data, for validating the theoretical approaches. Interaction of infrared radiation with HCl is simulated using the wave packet formalism. The quantum control model for population dynamics of the vibrational levels, based on pi-pulse theory, is applied. The results demonstrate that wavepackets with specific composition can be built with short infrared laser pulses and provide the basis for studies of H + HCl collision dynamics with infrared laser excitation.Keywords: HCl; wave packets; short IR laser pulses. INTRODUÇÃOCálculos de estrutura eletrônica desempenham um papel fundamental dentro do entendimento da reatividade de sistemas atômicos e moleculares. Estudos teóricos, que se baseiam na construção de curvas de potencial, são uma consequência direta da aproximação de Born-Oppenheimer 1 e permitem a obtenção de diversas propriedades do sistema, como parâmetros espectroscópicos, caracterização de estados de transição, constantes de equilíbrio e superfícies de energia potencial (PES -Potential Energy Surface).2,3 A obtenção de PES, que adequadamente descrevem um sistema molecular, constitui um dos fatores preponderantes nos estudos de dinâmica nuclear. É necessário conhecê-la para tratar a evolução temporal dos núcleos em diversos tipos de simulação computacional, tanto no emprego do formalismo clássico 4 quanto no do quântico. [5][6][7] Em outras palavras, pode-se dizer que o movimento dos núcleos é guiado pela PES. Na literatura podem ser encontrados diversos estudos acerca da estrutura eletrônica do HCl, 2,3,8 incluindo a análise teórico-experimental do espectro Raman ressonante da camada L do átomo de cloro, 9 assim como do seu momento de dipolo. Por exemplo, na referência 10 a curva do momento de dipolo do HCl é obtida através de ajustes de dados de espectroscopia rovibracional, nas referências de Buldakov et al.11 e Maroulis 12 métodos semiempíricos e ab initio baseados nas teorias de perturbação de muitos corpos de 4ª Ordem e Coupled Cluster 1,13 são usados na obtenção da curva de energia potencial e do momento de dipolo em função da variação da distância entre os átomos de hidrogênio e cloro.As teorias da eletrodinâmica quântica (QED -Quantum Electrodynamics) e da aproximação semiclássica são, geralmente, empregadas em estudos teóricos relativos à interação luz-matéria. No tratamento teórico através da eletrodinâmica quântica considera-se que o problema está sendo resolvido de maneira exata, o caráter discreto tanto da radiação quanto da matéria são levados em conta. Já na aproximação semiclássica somente a matéria é considerada ter natureza quântica sendo descrita pela equação de Schrödinger, enquanto a radiação é considerada clá...