复杂系统中分子-分子碰撞动力学的混合量子/经典理论（MQCT）方法

我们开发了一种通用的理论方法和用户可用的计算机代码，允许研究复杂分子-分子碰撞中的碰撞能量转移和振转能量交换动力学。该方法是经典力学和量子力学的混合。碰撞伙伴的内部振转运动使用含时薛定谔方程进行量子力学处理，该方程捕捉了许多量子现象，包括态量子化和零点能、态态跃迁的倾向和选择规则，以及量子对称性和干涉现象。通过使用 Ehrenfest 平均场轨迹方法经典地描述碰撞伙伴的平动运动，获得了显著的数值加速。在此框架内，开发了一系列用于碰撞动力学的近似方法。对双原子和三原子分子（如 H$_2$O 和 ND$_3$ 与 He、H$_2$ 和 D$_2$ 碰撞）的几项基准研究表明，MQCT 的结果在很宽的能量范围内与全量子计算吻合良好，特别是在高碰撞能下，它们变得与全量子结果几乎完全相同。该方法的数值效率和 MQCT 代码的大规模并行性使我们能够处理一些迄今研究过的最复杂的碰撞系统，如 C$_6$H$_6$ + He、CH$_3$COOH + He 和 H$_2$O + H$_2$O。MQCT 应用于手性分子（如 CH$_3$CHCH$_2$O + He）的碰撞以及分子-表面碰撞也是可能的，并将在未来进行探索。