应用量化计算理解水分子的振动斯塔克效应

摘要

振动斯塔克效应（vibrational Stark effect）是指振动光谱在外加电场作用下发生移动的现象，该效应在现代化学中有广泛的应用。为了增进对振动斯达克效应的理解，本文选择了水的单分子H₂O和二聚体分子（H₂O）₂，通过密度泛函理论计算展示了外加定向电场对这两个分子的振动频率的影响。计算显示，外加定向电场直接影响分子的几何结构、电荷密度、偶极矩、能量，以及振动频率。随着电场强度的增大，H₂O和（H₂O）₂分子的红外振动光谱都出现了收缩现象，即高频的O―H伸缩振动红移，而低频的H―O―H弯曲振动蓝移，这与文献中模拟结果一致。本文为理解振动斯塔克效应提供了一个简单清晰的理论计算案例。

关键词

斯塔克效应 / 定向外电场 / 量子化学计算 / 红外光谱