预测CN$^+$, CN, 和CN$^-$的准确X射线吸收光谱：来自多配置和密度泛函模拟的洞察

高分辨率X射线光谱是X射线天文学的重要工具，使我们能够详细研究天体及其物理和化学性质。然而，对即使是简单的星际和星际分子进行高分辨率X射线光谱的完整图景仍缺乏。本研究系统性地开展了量子化学模拟，以预测 CN$^+$, CN, 和 CN$^-$ 的 C1s X射线吸收光谱。我们的发现为X射线天文学和实验室研究提供了宝贵的参考。我们将 CN$^+$ 和 CN 的第一个电子峰分配为 C1s $\rightarrow \sigma^*$ 过渡，而 CN$^-$ 的峰对应于 C1s $\rightarrow \pi^*$ 过渡。我们解释了 C1s$\rightarrow\pi^*$ 过渡的两重简并性 ($\pi^*_{xz}$ 和 $\pi^*_{yz}$) 导致 CN$^-$ 在第一个吸收上显著强于其他两个系统。我们进一步使用基于多配置水平、各向异性势能曲线的量子波包方法计算了这些过渡的振动细节，揭示了 0-0 吸收在 280.7 eV, 279.6 eV, 和 285.8 eV 处于不同的能量位置。每个振动轮廓都特征为突出的 0-0 峰，显示出整体相似性，但不同于 0-0 和 0-1 峰的强度比。值得注意的是，引入 C1s 核心空穴会导致所有物种的 C-N 键长度缩短且振动频率增加。这些发现增进了我们对碳氮物种电子结构和X射线光谱的理解，突显了电荷状态对X射线吸收的影响。