Description des états vibrationnels de l'ozone près de la limite de dissociation
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Abstract EN:
Energies of vibrationallevelsof the ozone molecule near the dissociation threshold have been studied theoretically. Both, weakly bound -below the dissociation threshold O2 + O, and metastable levels – above the dissociation threshold, were considered.Hyperspherical coordinates were used to represent dynamics of oxygen atoms of the molecule. The hyperspherical coordinates allow us torepresent the symmetry of the system with respect to permutation of the three nuclei and take into account the tunneling between threeequivalent wells of the potential energy surface of O3. Energies and lifetimes (widths) of the metastable levels have been computed using themethod of the complex absorbing potential.Energies and wave functions of the bound levels of the symmetric ozone isotopologue 16O3 with rotational angular momentaJ = 0 and 1 up tothe dissociation threshold were calculated. For the bound levels, good agreement with experimental energies was found: the RMS deviationbetween observed vibrational energies and the present results is only 1 cm−1. Rotational constants were also computed and used for acharacterization of vibrational modes of the obtained levels. The three isotopologues 16O16O16O, 16O16O18O, and16O18O16O have beenconsidered. Properties of these states have been analyzed. Energies, widths ans wave functions of vibrational resonances of 16O3 have beendetermined for levels up to about 3000 cm−1 above the dissociation threshold. Predissociated resonances have lifetimes between 0.08 and 2 pswith a few levels of longer lifetimes. These long-lifetime levels are highly excited levels in the v1 and v2 modes of ozone.
Abstract FR:
Les énergies vibrationnelles de l’ozone des états proches de la limite de dissociation ont été calculées. Ces états concernent les étatsfaiblement liés en-dessous de la limite de dissociation O2 + O et les états métastables au-dessus de la limite de dissociation.Les coordonnées hypersphériques ont été utilisées pour représenter la dynamique vibrationnelle des atomes d’oxygène de l’ozone. Cescoordonnées hypersphériques permettent de représenter la symétrie du système par rapport à la permutation des noyaux et de tenir comptedes effets tunnels entre les trois puits C2V(M). L’énergie et la durée de vie des états métastables ont été calculées à l’aide de potentielsabsorbants complexes.Les énergies et les fonctions d’onde des états liés de l’isotopologue de l’ozone 16O3 avec un moment angulaire rotationnel J = 0 et 1 jusqu’auseuil de dissociation ont été calculées. Pour les niveaux liées, un bon accord avec les énergies expérimentales est trouvé : la déviation RMSentre les énergies vibrationnelles observées et celles calculées est de 1 cm −1. Les constantes rotationnelles ont été déterminées et utiliséespour une identification des modes vibrationnels des niveaux calculés. Les trois isotopologues 16O16O 16O, 16O16O18O et 16O18O16O ont étéconsidérés. Les propriétés de ces états ont été analysées. Les énergies, les largeurs et les fonctions d’onde des résonances vibrationnelles de16 O3sont déterminées pour des niveaux jusqu’à environ 3000 cm−1 au-dessus de la limite de dissociation. Les résonances prédissociées ont desdurées de vie entre 0,08 et 2 ps avec quelques niveaux de longue durée de vie. Ces états à longue durée de vie sont les niveaux hautementexcités dans les modes v1 et v2 de l’ozone.Les propriétés de symétrie des niveaux rovibrationnels permis de l’ozone (applicable à 16O3 et 18O3) aussi bien que les diagrammes decorrélation entre les états liés et les régions de dissociation ont été dérivées et discutées. Les diagrammes de corrélation ne sont pas triviauxparce que l’ozone se dissocie en (ou est formée de) l’atome d’oxygène dans l’état P et la molécule de O2 de symétrie 3 Σg−. Il est montré, pardes arguments de symétrie que les niveaux purement vibrationnels (J = 0) permis de 16O3 et de 18O3 , tous les deux faits de bosons à spinsnucléaires nuls, ne peuvent se dissocier sur la surface d’énergie potentielle fondamentale.