亚恒星大气中的氧化钒团簇：一项量子化学研究

我们通过计算能量上最有利的氧化钒分子和团簇的基本性质，旨在理解富氧亚恒星大气中云凝结核的形成。采用分层优化方法，寻找 (VO)$_{N}$ (N=1-10)、(VO$_2$)$_{N}$ (N=1-10) 和 (V$_2$O$_5$)$_{N}$ (N=1-4) 团簇的最有利结构，并计算其热力学势。候选几何结构首先应用经典原子间势进行初步优化，然后在 B3LYP/cc-pVTZ 理论水平上进行精修，以获得准确的零点能和热化学量。我们提出了此前未报道的作为最低能量异构体的氧化钒团簇结构。我们报告了修订后的团簇能量及其热化学性质。利用化学平衡计算评估了更新和新推导的热力学势对含钒物种气相丰度的影响。在化学平衡状态下，对于低于约 1000 K 的温度，来自不同化学计量族的大型团簇是丰度最高的含钒物种，而在约 1000 K 至 2000 K 之间，分子 VO 是丰度最高的物种。我们利用经典和非经典成核理论，确定了给定褐矮星 (T$_{gas}$, p$_{gas}$) 剖面下各化学计量族的成核率。团簇修订后的吉布斯自由能的微小差异对低于约 1000 K 温度下化学平衡中含钒物种的丰度产生巨大影响，进而影响各化学计量族的成核率。我们发现，使用修订后更准确的团簇数据，非经典成核率比经典成核率高出多达 15 个数量级。