镱-氢氧根和镱-氢氧根分子的非常规化学键合

我们对镱单氢氧根 (Dy-OH) 和镱-氢氧根 (ErOH) 分子接近线性平衡几何构型下的低能力亚相对论电子态进行了理论研究。我们聚焦于重量级、磁性的 DyOH 和 ErOH，这些分子与基本对称性测试相关。我们采用受限活性空间自洽场方法结合轨道耦合，以及相对论耦合群方法。此外，还计算了电偶极矩和磁矩。分析两种方法的结果表明，基态的主导分子构型是：来自镱原子部分填满且浸没的 4f 轨道的电子移动到氢氧根基团，同时保持镱原子封闭的最外层 6s$^2$ 孤立电子对不变，这与碱金属单氢氧根和 YbOH 中的键合方式截然不同。在线性分子中，总电子角动量在对称轴上的投影是保守量，其量子数为 $\Omega$，我们研究了基态能量、电偶极矩和磁矩关于 $\Omega$ 的多项式依赖性。我们发现最低能量态分别具有 $|\Omega|=15/2$ 和 $1/2$，对应的零场分裂约为 $hc\times 1\,000$~cm$^{-1}$。这两个三原子分子的永久电偶极矩相当小，为 0.23 原子单位。磁矩与相应原子 Dy$^+$ 或 Er$^+$ 在激发电子态中的磁矩密切相关。我们也认识到，总电子角动量在很好的近似下是保守的，其量子数为 15/2，适用于这两个三原子分子。