Theoretical study of charge transfer in ion-molecule collisions

Töltésátviteli folyamatok elméleti vizsgálata ion-molekula ütközésekben

Rozsályi, Emese

Vibók, Ágnes

Halász, Gábor

Bacchus-Montabonel, Marie-Christine

Fizikai tudományok doktori iskola

DE--TEK--Természettudományi és Technológiai Kar -- Elméleti Fizikai Tanszék

2012-08-09T09:35:21Z

2012-08-09T09:35:21Z

2012

2012-09-19

molecular collision

molekuláris ütközés

charge transfer reactions

töltésátviteli reakciók

potential energy surfaces

potenciális energia felület

nonadiabatic coupling terms

nemadiabatikus csatolási tagok

semiclassical collision treatment

fél-klasszikus ütközés leírás

cross section

hatáskeresztmetszet

Fizikai tudományok

Természettudományok

Collisions of slow multiply charged ions with molecular species have been widely investigated in the past few years. Important experimental and theoretical effort has been focused on reactions with simple targets. Consideration of more complex molecular targets are now of increasing interest, in particular with regard to possible direct or indirect processes occurring in the irradiation of the biological medium. In these reactions, generally at relatively low energies, different processes have to be considered: excitation and fragmentation of the molecule, ionization of the gaseous target, and also possible charge transfer from the multicharged ion toward the biomolecule. Charge transfer can be investigated theoretically in the framework of the molecular representation of the collision. Such studies provide important information on the mechanism as well as on the electronic structure of the projectile and target during the reaction. The charge-transfer process in collisions of C2+ ions with hydrogen halide molecules (HF, HCl) has been studied by means of ab initio quantum chemistry molecular methods followed by a semiclassical dynamical treatment in the keV collision energy range. The mechanism has been investigated in detail in each reaction, in connection with nonadiabatic interactions around avoided crossings between states involved in the process. A többszörös töltésű lassú ionok molekulákkal történő ütközéseit széles körben tanulmányozzák a szakirodalomban. Az egyszerű targetes reakciókon túl a komplexebb molekulák ionokkal történő ütközéseit egyre kiterjedtebben vizsgálják a biológiai szövetekben végbemenő sugárkárosodási folyamatok kapcsán. Ezekben a reakciókban általában kis ütközési energiákon a következő folyamatokat tekintik: gerjesztődést, fragmentációt, ionizációt, illetve a többszörösen töltött ionokról a biomolekulák felé irányuló töltésátvitelt. Ez utóbbi folyamat elméleti módszerekkel, molekuláris szinten is jól vizsgálható. Így a folyamat mechanizmusáról, valamint a lövedékion és a targetmolekula elektronszerkezetéről is értékes információkat nyerhetünk. Doktori munkám során a C2+ ionnyaláb és hidrogén-halogenidek (HF, HCl) közötti ütközések során lejátszódó töltésátviteli folyamatokat vizsgáltam elméleti módszerekkel. A molekuladinamikai számolásokhoz szükséges potenciális energia felületeket és nemadiabatikus csatolásokat ab initio kvantumkémiai számítások segítségével határoztam meg. A dinamikai számítások kivitelezésére a fél-klasszikus impakt paraméter módszert alkalmaztam keV-es ütközési energia tartományban.

angol

PhD, doktori értekezés

application/pdf

application/pdf

120

application/pdf

application/pdf

http://hdl.handle.net/2437/131510