利用定向外电场操控双原子分子：原子性质的线性关联导致分子的非线性响应
化学物理
2020-07-01 v2
摘要
“定向外电场（OEEFs）”已被证明在提供对化学反应、催化与选择性的前所未有的控制方面具有巨大潜力，其应用范围从H2存储到分子机器。我们报道了一项关于OEEFs引起分子变化的原子起源的理论研究；理解OEEF诱导的原子与分子性质之间耦合的特征，是全面理解强外场对分子结构、稳定性与反应性影响的重要一步。我们聚焦于一组同核（H2、N2、O2、F2与Cl2）与异核双原子（HF、HCl、CO与NO）分子在强外电场下基于分子中原子量子理论（QTAIM）的原子与分子（键）性质。研究表明，原子性质（原子电荷与能量、定域化指数）与场强呈线性相关，而分子性质（键长、键临界点处电子密度、键长与电子离域指数）对施加的场表现出非线性响应。特别地，电子密度分布的变化改变了零通量面的形状与位置、原子体积、原子电子布居以及定域化/离域化指数。在分子层面，分子静电势的地形与拓扑发生剧烈变化。外场还扰动所研究化学键的共价-极性-离子特征，标志着电场对化合物稳定性与反应性的影响。这些发现在分子中原子量子理论框架内得到合理解释，并对双原子等原型分子中的这些效应形成了连贯的概念性理解。
引用
@article{arxiv.2001.01691,
title = {Manipulation of Diatomic Molecules with 'Oriented External Electric Fields': Linear Correlations in Atomic Properties Lead to Non-Linear Molecular Responses},
author = {Shahin Sowlati-Hashjin and Mikko Karttunen and Cherif F. Matta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.01691},
year = {2020}
}