Nowe metody obliczania zespolonych powierzchni energii potencjalnej i własności spektroskopowych dla elektronowych stanów rezonansowych

Atom lub cząsteczka mogą znajdować się w nietrwałym stanie kwantowym, który ma wystarczającą energię do tego aby spontanicznie wyemitować elektron. Takie stany w strukturze elektronowej nazywamy rezonansami. Stany rezonansowe mają skończony czas życia, którego wielkość wpływa na reaktywność i własności spektroskopowe danego układu. Rezonanse są stanami rozproszeniowymi, dla opisu których nie można stosować typowych metod obliczeniowych chemii kwantowej. Stąd też modelowanie stanów rezonansowych jest niezwykle wymagające, nawet w przypadku małych cząsteczek. Wciąż nie dysponujemy metodami obliczeniowymi, które pozwalałyby na przewidywanie własności stanów rezonansowych z taką dokładnością jak to ma miejsce obecnie dla elektronowych stanów związanych.

Głównym celem niniejszego projektu jest rozwinięcie nowych metod teoretycznych służących do opisu stanów rezonansowych. W szczególności chcemy, aby zaproponowane metody pozwalały na wydajne obliczanie zespolonych powierzchni energii potencjalnej. Nasze rozwiązania planujemy oprzeć na formalizmie Fano-Feshbacha i metodzie równań ruchu sprzężonych klasterów (EOM-CC). Stany kwantowe otrzymane jako rozwiązania EOM-CC będą poszerzone o orbital rozproszeniowy, obliczony numerycznie z wykorzystaniem rozwinięcia parcjalnego. W celu zwiększenia zastosowalności proponowanej metodologii, planujemy implementację kilku technik, które będą pomagały w prawidłowej identyfikacji stanów rezonansowych w ramach prowadzonych obliczeń. Rozwinięta teoria posłuży do obliczenia zespolonych powierzchni energii potencjalnej, które następnie zostaną wykorzystane do badania dynamiki procesów takich jak jonizacja Penninga czy foto-fragmentacja przy pomocy fotonów z zakresu XUV lub X-ray. Jednocześnie planujemy implementację metody wariacyjnej Schwingera do obliczania przekrojów czynnych na zderzenia elektronu z cząsteczką, w oparciu o rozwiązania EOM-CC. Będzie to pionierskie zastosowaniem metody EOM-CC do opisu zderzeń elektron-molekuła.