唐曉平周燦華和小虎于東麒楊陽3)

1)(遼寧師范大學(xué)物理與電子技術(shù)學(xué)院,大連 116029)

2)(中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連 116023)

3)(中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,中國科學(xué)院化學(xué)激光重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連 116023)

碰撞能對(duì)H+CH+→C++H2反應(yīng)立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響?

唐曉平1)2)周燦華3)和小虎2)?于東麒1)?楊陽2)3)

1)(遼寧師范大學(xué)物理與電子技術(shù)學(xué)院,大連 116029)

2)(中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連 116023)

3)(中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所,中國科學(xué)院化學(xué)激光重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,大連 116023)

(2016年8月23日收到;2016年10月31日收到修改稿)

準(zhǔn)經(jīng)典軌線方法,矢量相關(guān),反應(yīng)截面

1 引 言

近些年來由于在燃燒化學(xué)、煤氣化反應(yīng)和天體化學(xué)方面扮演著重要的角色,含碳和氫的反應(yīng)一直很受關(guān)注[1-3],C+和H2相碰撞可以形成CH+離子[4],CH+在星際空間中的含量很豐富[5],當(dāng)與星際云中含量最豐富的H原子碰撞時(shí)發(fā)生抽取反應(yīng)則生成C++H2,眾多的研究小組對(duì)體系的勢(shì)能面構(gòu)建、反應(yīng)的速率常數(shù)以及反應(yīng)截面等方面進(jìn)行了研究[5-15].2005年Stoecklin和Halvick[6]的研究小組基于多組態(tài)從頭算能量點(diǎn)擬合出了一個(gè)勢(shì)能面來研究基態(tài)的H+CH+反應(yīng).此勢(shì)能面曾被多個(gè)課題組所引用.Halvick等[7]基于這個(gè)勢(shì)能面運(yùn)用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法和相空間理論分析了H+CH+的反應(yīng),結(jié)果顯示在高能區(qū)時(shí)非彈性和交換兩個(gè)反應(yīng)軌道中觀察到了動(dòng)力學(xué)效應(yīng),非彈性反應(yīng)截面隨碰撞能的增加而增大,抽取反應(yīng)截面呈下降趨勢(shì)并且比理論預(yù)計(jì)結(jié)果下降得更快.當(dāng)溫度為20-700 K時(shí)抽取反應(yīng)的速率常數(shù)隨溫度的增加呈單調(diào)遞減趨勢(shì),但是Plasil等[8]和Gerlich等[9]發(fā)現(xiàn)在溫度為60 K處速率常數(shù)有最大值,并且在低于60 K時(shí)速率常數(shù)的計(jì)算結(jié)果[6,7]與實(shí)驗(yàn)值背道而馳.2011年,Warmbier和Schneider[10]發(fā)表了一篇關(guān)于基于從頭算能量點(diǎn)擬合出WS勢(shì)能面(以下簡記為WS勢(shì)能面)的論文,在此勢(shì)能面上運(yùn)用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法和非含時(shí)量子散射法計(jì)算了熱速率常數(shù),發(fā)現(xiàn)抽取反應(yīng)速率常數(shù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果在較低溫度50和100 K時(shí)呈現(xiàn)相同的下降趨勢(shì),但是下降的幅度不同.基于WS勢(shì)能面[10],2014年Herráez-Aguilar等[11]使用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法和高斯Binning算法研究了反應(yīng)物的內(nèi)在激發(fā)對(duì)C++H2反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),結(jié)果表明CH+在星際物質(zhì)當(dāng)中的含量異常豐富與反應(yīng)物的振動(dòng)激發(fā)和轉(zhuǎn)動(dòng)激發(fā)有關(guān).最近Bonfanti等[12]研究了最低的三個(gè)電子態(tài)勢(shì)能面以及在星際空間中的CH+的形成和破壞,最重要的結(jié)果是獲得一個(gè)可做全量子動(dòng)力學(xué)計(jì)算的多功能絕熱勢(shì)能面,并幫助解決碳化學(xué)過程在星際介質(zhì)中的一些問題.2015年Li等[13]構(gòu)建了體系的勢(shì)能面(以下簡記為LYQ勢(shì)能面),并且運(yùn)用含時(shí)量子方法對(duì)其動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了計(jì)算,將反應(yīng)截面隨碰撞能的變化曲線與2011年所得的結(jié)果[10]進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明兩條曲線在20 meV之后基本處于重合狀態(tài).同年Werfelli等[14]運(yùn)用非含時(shí)量子散射法在新構(gòu)建的勢(shì)能面上討論H+CH+→C++H2的反應(yīng)在低溫條件下的速率常數(shù),結(jié)果顯示溫度在50-800 K的范圍內(nèi)理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,而當(dāng)?shù)陀?0 K時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論值.到目前為止,所有的研究都只關(guān)注在該反應(yīng)體系的標(biāo)量性質(zhì),并未發(fā)現(xiàn)前人任何關(guān)于其矢量性質(zhì)的研究報(bào)道.為了更充分地揭示此體系的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),我們不應(yīng)該局限于標(biāo)題反應(yīng)的標(biāo)量屬性,也應(yīng)該重視反應(yīng)的矢量屬性,只有將標(biāo)量性質(zhì)和矢量性質(zhì)結(jié)合起來才能更好地了解該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)圖像.準(zhǔn)經(jīng)典軌線是一種研究反應(yīng)體系矢量性質(zhì)的有效方法,盡管其計(jì)算代價(jià)較低,由于忽略了量子效應(yīng),對(duì)于反應(yīng)概率、反應(yīng)截面和反應(yīng)速率常數(shù)等標(biāo)量性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果不太準(zhǔn)確,但是,對(duì)于計(jì)算矢量性質(zhì),例如速度分布和角動(dòng)量分布等,則相對(duì)準(zhǔn)確.因此,本文中我們基于LYQ勢(shì)能面[13]對(duì)反應(yīng)立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)做了準(zhǔn)經(jīng)典軌線計(jì)算,以期能夠加深對(duì)該反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí).本文一共分四部分,第一節(jié)是引言,第二節(jié)主要對(duì)計(jì)算中涉及的立體動(dòng)力學(xué)參數(shù)和準(zhǔn)經(jīng)典軌線的方法進(jìn)行介紹,第三節(jié)是對(duì)結(jié)果的描述和討論,最后一節(jié)對(duì)整個(gè)文章的研究結(jié)果做了總結(jié).

2 理論計(jì)算

2.1 矢量相關(guān)函數(shù)分布

我們采取質(zhì)心坐標(biāo)系描述反應(yīng)物的相對(duì)速度k和產(chǎn)物相對(duì)速度k′的分布.坐標(biāo)系的Z軸正方向平行于反應(yīng)物相對(duì)速度矢量k的方向,Y軸垂直于含有反應(yīng)物相對(duì)速度矢量k和產(chǎn)物相對(duì)速度矢量k′的X-Z平面(該平面為散射面).k和k′的夾角θt為散射角,產(chǎn)物轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量j′的極角和方位角分別為θr和φr,見圖1.

描述產(chǎn)物分子k-j′兩矢量相關(guān)的分布函數(shù)P(θr)可以展開為Legendre[16]多項(xiàng)式

圖1 描述k,k′和j′分布的質(zhì)心坐標(biāo)系Fig.1.The center-of-mass coordinate system used to describe thek,k′andj′correlations.

描述k,k′和j′三矢量相關(guān)的函數(shù)P(φr)可以用Fourier級(jí)數(shù)[17]展開

其中,Ckq(θr,φr)是修正的球諧函數(shù).

聯(lián)系k,k′和j′三矢量的角分布函數(shù)可以寫為[17]

其中,[k]=2k+1;ωt=θt,φt;ωr=θr,φr;σ表示積分截面;Ckq(θr,φr)是修正的球諧函數(shù);是廣義極化微分反應(yīng)截面.在很多光誘導(dǎo)的雙分子反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,人們對(duì)k=0的極化分量感興趣,我們只計(jì)算了兩個(gè)極化微分反應(yīng)截面：(2π/σ)(dσ00/dωt) 和(2π/σ)(dσ20/dωt), 在計(jì)算中展開到k=7時(shí)就可以得到較好的收斂結(jié)果.

2.2 準(zhǔn)經(jīng)典軌線的計(jì)算

本文使用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法基于LYQ勢(shì)能面,研究了碰撞能對(duì)H(2S)+CH+(X1Σ+)→反應(yīng)的反應(yīng)截面以及立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響.當(dāng)計(jì)算反應(yīng)截面時(shí),將碰撞能取為1,2,···,10,20,30,···,100,200,300,···,1000 meV共計(jì)28個(gè)能量點(diǎn).在計(jì)算反應(yīng)物分子立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)時(shí)碰撞能分別取為1,10,100,500,1000 meV共計(jì)五個(gè)能量點(diǎn).總的軌線條數(shù)為50000.H原子和CH+離子質(zhì)心間的初始距離取為15 ?,它附近的勢(shì)能約為10-10eV能量級(jí),這個(gè)勢(shì)能值非常小,因此相互作用力微弱,對(duì)動(dòng)力學(xué)過程的影響可以忽略.當(dāng)把質(zhì)心距離增大到50 ?時(shí),發(fā)現(xiàn)勢(shì)能沒有變化,這也進(jìn)一步說明了CH+離子質(zhì)心間的初始距離為15 ?時(shí)已經(jīng)可以認(rèn)為是解離狀態(tài)了.積分步長為0.1 fs.反應(yīng)的最大碰撞參數(shù)bmax的確定方法是：先選擇5000條軌線運(yùn)行,初步確定bmax的范圍,然后再用50000條軌線進(jìn)行運(yùn)行,逐漸增加b使其反應(yīng)的軌線條數(shù)不增加即可[18].

3 結(jié)果與討論

H(2S)+CH+(X1Σ+)→反應(yīng),是一個(gè)放熱反應(yīng).放熱量為0.496 eV,并且存在一個(gè)勢(shì)阱,勢(shì)阱深度超過4 eV.在表1中介紹了WS[10]和LYQ勢(shì)能面[13]的放熱量和分子解離能與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)值之間的比較.通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),LYQ勢(shì)能面[13]不論是放熱量還是解離能都比WS勢(shì)能面[10]更接近于實(shí)驗(yàn)值,表明LYQ勢(shì)能面[13]的精確度更高.

圖2表示的是反應(yīng)截面隨碰撞能的變化情況,并與文獻(xiàn)中的含時(shí)量子計(jì)算結(jié)果[13]以及非含時(shí)量子散射方法計(jì)算的結(jié)果[10]做了比較.從圖上可以清晰看出,隨著碰撞能的增加三條曲線的反應(yīng)截面都呈下降趨勢(shì),當(dāng)前的結(jié)果與Li等[13]計(jì)算的結(jié)果基本符合,在低于20 meV時(shí)兩條曲線稍有差距,原因可能是由于準(zhǔn)經(jīng)典軌線法自身的局限性,不能處理零點(diǎn)能效應(yīng),從而造成結(jié)果的偏差.三條曲線總體上符合得很好,這證明使用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法對(duì)H+CH+反應(yīng)進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)研究是可靠的.

表1 CH體系的一些相對(duì)能量值,表中對(duì)比了WS勢(shì)能面[10],LYQ勢(shì)能面[13]和實(shí)驗(yàn)值的偏差.De代表解離能,ΔDe代表兩個(gè)雙原子分子的解離能的差.所有能量的單位是eVTable 1.Relevant data of the energetic for the CHsystem,the differences between WS PES[10],LYQ PES[13]and experiment values are shown.Deis represents the dissociation energies,and ΔDerepresents the difference of the two dissociation energies.Energy is in eV.

表1 CH體系的一些相對(duì)能量值,表中對(duì)比了WS勢(shì)能面[10],LYQ勢(shì)能面[13]和實(shí)驗(yàn)值的偏差.De代表解離能,ΔDe代表兩個(gè)雙原子分子的解離能的差.所有能量的單位是eVTable 1.Relevant data of the energetic for the CHsystem,the differences between WS PES[10],LYQ PES[13]and experiment values are shown.Deis represents the dissociation energies,and ΔDerepresents the difference of the two dissociation energies.Energy is in eV.

性質(zhì)Property WS勢(shì)能面WS[10]/eV LYQ勢(shì)能面LYQ[13]/eV實(shí)驗(yàn)值Exp./eV解離能的差 ΔDe-0.518-0.496-0.496解離能De(H2) 4.711 4.748 4.751[19]解離能De(CH+) 4.195 4.252 4.255[6]

圖2 (網(wǎng)刊彩色)H+CH+(v=0,j=0)→C++H2反應(yīng)截面隨碰撞能的變化This work表示當(dāng)前的工作,TD表示Li等的結(jié)果[13],TI表示基于WS勢(shì)能面的結(jié)果[10],E表示碰撞能Fig.2.(color online)Reactive cross sections of the H+CH+(v=0,j=0)→C++H2reaction as a function of the collision energy.TW gives the present job,TD gives the result of Liet al.[13],TI gives the result based on the WS potential energy surface[10],Erepresent the collision energy.

圖3表示的是不同的碰撞能下(E=1,10,100,500,1000 meV),H+CH+→C++H2反應(yīng)的k和j′兩矢量相關(guān)的P(θr)的分布.從圖中我們可以看出,五個(gè)碰撞能對(duì)應(yīng)的函數(shù)P(θr)在θr=90°處有一個(gè)明顯的峰值,并且關(guān)于θr=90°呈軸對(duì)稱分布,這表明矢量j′的取向分布傾向Y軸的方向.當(dāng)碰撞能由1 meV增加到500 meV時(shí)P(θr)的峰變低,寬度基本沒有變化,這說明隨碰撞能的增加取向逐漸變?nèi)?但是當(dāng)碰撞能達(dá)到1000 meV時(shí)θr=90°處峰值增高,顯然碰撞能由500 meV到1000 meV時(shí)取向逐漸增強(qiáng).可以觀察到：低能區(qū)時(shí)產(chǎn)物轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量的取向隨碰撞能的增加呈減弱趨勢(shì),高能區(qū)時(shí)隨碰撞能的增加取向增強(qiáng).出現(xiàn)這種情況,可能是勢(shì)能面上存在較深的勢(shì)阱所致.

圖3 (網(wǎng)刊彩色)不同的碰撞能H+CH+(v=0,j=0)→C++H2反應(yīng)的P(θr)分布,E表示碰撞能Fig.3.(color online)Angular distribution ofP(θr)atfive collision energies of the H+CH+(v=0,j=0)→C++H2reaction,Erepresent the collision energy.

圖4表示的是不同的碰撞能下(E=1,10,100,500,1000 meV),H+CH+→C++H2反應(yīng)的k,k′和j′三矢量相關(guān)的P(φr)的分布.從圖上我們可以看出不同的碰撞能對(duì)應(yīng)的P(φr)分布關(guān)于φr=180°不對(duì)稱,這說明產(chǎn)物分子的轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量分布有強(qiáng)烈的極化.φr=90°和φr=270°時(shí)都有峰值,但是二者的峰值不同,在φr=90°處的峰值要大于在φr=270°的峰值,這表明了產(chǎn)物轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量j′不僅沿Y軸有取向分布,還定向分布于Y軸的正方向.此外還可以觀察到,在φr=90°和φr=270°兩處的P(φr)分布峰值在碰撞能從1 meV增加到100 meV時(shí),呈下降趨勢(shì),而當(dāng)碰撞能從100 meV增加到1000 meV時(shí),峰值呈上升趨勢(shì),同時(shí)還發(fā)現(xiàn)φr=90°處的峰值變化更大,這表明產(chǎn)物轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量沿著Y軸的正定向分布在低能區(qū)隨碰撞能增加而減弱,在高能區(qū)則隨碰撞能增加而增強(qiáng).這種分布情況可以使用三原子反應(yīng)的排斥模型進(jìn)行解釋,依據(jù)瞬時(shí)碰撞模型[20],產(chǎn)物轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量j′可以表示成j′=Lsinβ2+jcosβ2+J1mB/mAB. 其中,L和j分別為反應(yīng)物的軌道角動(dòng)量和轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量;和rCB分別是由B原子指向A原子和C原子的單位矢量,μBC是BC分子的約化質(zhì)量,R為排斥能.在化學(xué)鍵斷開和重新形成的過程中,Lsinβ2+jcosβ2是對(duì)稱的,但是由于排斥能的影響使J1mB/mAB項(xiàng)不對(duì)稱,更加傾向于某個(gè)方向從而導(dǎo)致了產(chǎn)物轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量矢量的定向效應(yīng)[21].

圖4 (網(wǎng)刊彩色)不同的碰撞能下H+CH+(v=0,j=0)→C++H2反應(yīng)的P(φr)分布,E表示碰撞能Fig.4.(color online)Angular distribution ofP(φr)atfive collision energies of the H+CH+(v=0,j=0)→C++H2reactions,Erepresent the collision energy.

為了更好地描述出反應(yīng)的立體動(dòng)力學(xué)信息,圖5給出反應(yīng)產(chǎn)物的空間分布P(θr,φr)的立體圖形.圖5(a)-圖5(e)依次對(duì)應(yīng)E=1,10,100,500,1000 meV下碰撞能的空間分布情況.為了方便比較,圖中的概率分布的顯示范圍全部調(diào)整為0.04-0.18.如圖所示：在θr=90°和φr=270°處P(θr,φr)有明顯的峰值,并且二者峰值大小不同,前者的峰值要高于后者.由圖5(a)-圖5(e)我們可以看出在低能區(qū)圖5(a)-圖5(c)時(shí)隨著碰撞能的增加峰值高度在逐漸變小,而在更高的碰撞能區(qū)域中峰值隨碰撞能增加而增高.反應(yīng)產(chǎn)物的空間分布P(θr,φr) 與圖3 中的P(θr)和圖4中的P(φr)結(jié)果是一致的.

圖5 (網(wǎng)刊彩色)不同的碰撞能下H+CH+(v=0,j=0)→C++H2反應(yīng)的空間分布P(θr,φr)(a)E=1 meV;(b)E=10 meV;(c)E=100 meV;(d)E=500 meV;(e)E=1000 meVFig.5.(color online)Spatial distribution ofP(θr,φr)at five collision energies of the H+CH+(v=0,j=0)→C++H2reaction：(a)E=1 meV;(b)E=10 meV;(c)E=100 meV;(d)E=500 meV;(e)E=1000 meV.

圖6 (網(wǎng)刊彩色)不同的碰撞能下H+CH+(v=0,j=0)→C++H2反應(yīng)的兩個(gè)極化微分反應(yīng)截面,E表示碰撞能Fig.6.(color online)Two polarization dependent differential cross-sections of the reaction H+CH+(v=0,j=0)→C++H2at five collision energy,Erepresent the collision energy.

圖6表示的是不同的碰撞能下(E=1,10,100,500,1000 meV),H+CH+→C++H2反應(yīng)的極化微分反應(yīng)截面的分布情況.從圖6(a)可以看出產(chǎn)物分子有明顯的前向和后向散射,(2π/σ)(dσ00/dωt)只與反應(yīng)物相對(duì)速度矢量和產(chǎn)物相對(duì)速度矢量有關(guān),隨著碰撞能的增加前向和后向散射程度依次增強(qiáng),當(dāng)碰撞能從500 meV增加到1000 meV時(shí)前向散射的強(qiáng)度減弱而后向散射依然增強(qiáng).這反映了低能區(qū)與高能區(qū)下能量的變化對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)物角動(dòng)量影響有很大的不同,在高能區(qū)所受到碰撞能的影響很小,而在低能區(qū)下,由于能量接近反應(yīng)物跨過勢(shì)壘所需的能量,反應(yīng)過程中發(fā)生的彈性碰撞概率增加,且平動(dòng)能較小,因而出現(xiàn)了此種情況.圖6(b)中極化微分反應(yīng)截面(2π/σ)(dσ20/dωt)不僅與θt有關(guān),同時(shí)還是轉(zhuǎn)動(dòng)取向因子的函數(shù),其變化的趨勢(shì)與(2π/σ)(dσ00/dωt)的趨勢(shì)相反.(P2(cosθr))的期望值是負(fù)的,因此產(chǎn)物分子的轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量j′在垂直于k的方向上有強(qiáng)烈的取向.觀察圖6(b)發(fā)現(xiàn)分布在散射角末端的產(chǎn)物其轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量的取向要強(qiáng)于其他方向上的產(chǎn)物.

4 結(jié) 論

本文采用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法,基于LYQ勢(shì)能面[13]研究了不同的碰撞能下反應(yīng)截面以及立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì).計(jì)算發(fā)現(xiàn),反應(yīng)截面隨著碰撞能的增加逐漸降低,并且與文獻(xiàn)[10,13]計(jì)算的結(jié)果做了比較,結(jié)果顯示三組符合得非常好,從而驗(yàn)證了在此勢(shì)能面上我們利用準(zhǔn)經(jīng)典軌線法求得的結(jié)果是可靠的.通過取不同的碰撞能值,該反應(yīng)的兩矢量、三矢量分布都有明顯的變化,由此可見碰撞能對(duì)其影響很大.同樣極化微分反應(yīng)截面也隨碰撞能的變化有所改變,(2π/σ)(dσ00/dωt)隨著碰撞能的增加前向散射增強(qiáng),然而當(dāng)E=1000 meV時(shí)前向散射隨著碰撞能的增加而減弱,后向散射依然保持增強(qiáng)的趨勢(shì).(2π/σ)(dσ20/dωt)顯示的變化趨勢(shì)表明分布在散射角末端的產(chǎn)物其角動(dòng)量分布具有更強(qiáng)的取向效應(yīng).綜上所述,此反應(yīng)的立體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)對(duì)碰撞能有很強(qiáng)的依賴性.

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PACS:34.50.Lf,31.15.xv,87.15.H- DOI:10.7498/aps.66.023401

Influence of collision energy on the stereodynamics of the H+CH+→C++H2reaction?

Tang Xiao-Ping1)2)Zhou Can-Hua3)He Xiao-Hu2)?Yu Dong-Qi1)?Yang Yang2)3)

1)(School of Physics and Electronic Technology,Liaoning Normal University,Dalian 116029,China)
2)(State Key Laboratory of Molecular Reaction Dynamics,Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences.Dalian 116023,China)
3)(Key Laboratory of Chemical Lasers,Dalian Institute of Chemical Physics,Chinese Academy of Sciences,
Dalian 116023,China)

23 August 2016;revised manuscript

31 October 2016)

The reactive cross section and stereodynamics at selected collision energies for the H(2S)+CH+(X1Σ+)→reaction on a globally smoothabinitio potential surface of the 2A′state are calculated in detail by the quasi-classical trajectory(QCT)method.The calculated cross section decreases with the increase of the collision energy,which is found to be in overall good agreement with the previous time-dependent quantum results in the high collision energy regime(Ec＞20 meV).The discrepancy between the QCT and previous quantum cross section below 20 meV can be attributed to the limitations of the classical trajectory method,because the QCT method cannot handle the effect of zero point energy.In general,QCT results show qualitative agreement with the quantum results,which confirmsthe validity of the QCT method.The research shows that the product rotational angular momentum vector is aligned and oriented.The alignment of the product rotational angular momentum vectorj′depends very sensitively on the collision energy.With the increase of the collision energy,the alignment effect recedesin the low collision energy region(1500 meV),while it is enhanced in the high collision energy region(500-1000 meV).Moreover,thek-k′-j′distributions tend to be asymmetric with respect to thek-k′scattering plane(or aboutφr=180?),with two peaks appearing atφr=90?andφr=270?,respectively.This indicates that the product rotational angular momentum is not only in theY-axis direction but also along the positiveY-axis direction.The peak intensity decreases with the collision energy increasing from 1 meV to 100 meV,while it increases with collision energy increasing from 100 meV to 1000 meV.Therefore theY-axis orientation effect turns weak with the enhancement of the collision energy in the low energy region,while it becomes strong in the high energy region.In addition,the polarization dependent differential cross sections(PDDCSs)(2π/σ)(dσ00/dωt)and(2π/σ)(dσ20/dωt)are calculated.PDDCS(2π/σ)(dσ00/dωt)results indicate that the products have almost symmetrically scattered forward and backward,and the intensity of the scattering increases with the increase of the collision energy.The PDDCS(2π/σ)(dσ20/dωt)shows that the alignment effect of the rotational angular momentum of the products is stronger at the terminal of the scattering angle than at the other directions.

quasi-classical trajectory method,vector correlation,reactive cross section

:34.50.Lf,31.15.xv,87.15.H-

10.7498/aps.66.023401

?國家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：21403226,21503226)資助的課題.

?通信作者.E-mail：hxh@dicp.ac.cn

?通信作者.E-mail：useeu@163.com

*Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.21403226,21503226).

?Corresponding author.E-mail：hxh@dicp.ac.cn

? Corresponding author.E-mail：useeu@163.com