探究预测大型多环芳香烃中红外光谱的计算方法
星系天体物理
2022-10-04 v1
摘要
我们通过评估若干计算化学方法的效率，将振动光谱的预测扩展至包含多达 \sim 1500 个碳原子的大型多环芳香烃（PAH）分子。我们采用经典力学方法（Amber 和 Gaff）并改进原子点电荷、半经验方法（PM3 和密度泛函紧束缚）以及密度泛函理论（B3LYP），并进行全局优化和频率计算，以研究 PAH 尺寸对振动带位置的影响。我们主要关注以下中红外发射带：3.3、6.2、7.7、8.6、11.3、12.7 和 17.0 微米。我们开发了一个通用的频率缩放函数（FSF）来移动这些谱带，并对每种 PAH 的三种方法提供系统性比较。我们首先在来自 NASA Ames PAH 数据库的红外缩放光谱上验证该程序，并将其扩展至新的大型 PAH。我们表明，当 FSF 应用于 Amber 和 Gaff 的红外光谱时，其正常模式峰位置与从 B3LYP/4-31G 模型化学推断出的结果达成一致。由于对于尺寸 Nc > 450 的大型分子计算变得耗时，所提出的方法具有优势。FSF 使得研究能够扩展至大型 PAH，我们清晰地观察到 17.0 微米特征的出现以及 3.3 微米特征的减弱。我们最后研究了 3.3 微米与 17.0 微米 PAH 谱带比值随 PAH 尺寸的变化趋势，以及其在不同辐射强度场照射下的响应。
引用
@article{arxiv.2210.00955,
title = {Probing computational methodologies in predicting mid-infrared spectra for large polycyclic aromatic hydrocarbons},
author = {Boutheïna Kerkeni and Ismael García-Bernete and Dimitra Rigopoulou and David P. Tew and Patrick F. Roche and David C. Clary},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.00955},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 12 figures