化学反应动力学中的核能量 Berry 相位效应
化学物理
2025-07-09 v1
摘要
在对化学反应进行量子态分辨动力学计算时，通常将反应物准备为单个碎片本征态的分离态，然后对其进行时间演化。本文聚焦于分离这些态的本质以及核波函数的 Berry 相位效应。通过本理论，提出了分子/内分子能量重新分配的机制，以深入理解具有多模振动态的反应动力学。为了演示核波函数的相位转变，开发了两个三维 (3D) 模型，简化描述分子反应，以模拟系统在由分子/内分子能量转移表示的参数空间中沿闭合路径的运输。借助这些3D模型，进行大量的多配置时间依赖 Hartree (MCTDH) 计算，以在各种初始条件下求解时间依赖的核 Schrodinger 方程。此外，启动 98D 多层 MCTDH (ML-MCTDH) 计算以演示 Berry 相位的转变。这些计算清晰地表明，波函数可以在参数空间中改变符号，从而允许量子干涉。在讨论反应物的分离时，同时从微分几何的视角给出本工作预测的 Berry 相位效应的展望。作为一个结论性论述，Berry 相位效应在分子动力学中的作用也与那些在电子属性（例如，Rev. Mod. Phys. 82 (2010), 1959）和模式/键特异性活性（例如，Nat. Chem. 14 (2022), 545）中的作用进行了彻底比较。
引用
@article{arxiv.2507.05672,
title = {Berry Phase Effects of Nuclei in Chemical Reaction Dynamics},
author = {Xingyu Zhang and Jinke Yu and Qingyong Meng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05672},
year = {2025}
}