Ab initio διερεύνησις της ηλεκτρονιακής δομής των διατομικών μέταλλο-οξειδίων FeO και CoO και των αντιστοίχων ιόντων FeO+- και CoO+-

Abstract

We present a systematic and high level ab initio theoretical study of the iron and cobalt oxide and the corresponding charged species, FeO0,± και CoO0,±. Employing variational multireference (MRCI) and single reference coupled–cluster methods combined with basis sets of quintuple quality, we have calculated complete potential energy curves for 48, 24, and 4 states of FeO, FeO+, and FeO– respectively, whereas 50, 31, and 7 states were calculated for CoO, CoO+, and CoO–, respectively. For a few low–lying states core subvalence, 3s23p6 e– of the metal, and scalar relativistic effects have been taken into account. We report energetics, spectroscopic parameters, dipole moments, and spin–orbit coupling constants. The neutral species are quite ionic with a metal to oxygen Mulliken charge transfer of ~ 0.6 e–. The overall agreement between theory and experiment is good, but there are also important deviations. Despite the seeming simplicity of these diatomic species, reliable results can only be obtained at a high level of theory.

Παρουσιάζεται μία συστηματική, υψηλού επιπέδου ακριβείας θεωρητική ab initio διερεύνησις του οξειδίου του σιδήρου και του κοβαλτίου και των αντιστοίχων ιόντων, FeO0,± και CoO0,±. Εφαρμόζοντας μεθόδους πολλαπλής αναφοράς (MRCI) και απλής αναφοράς συζευγμένων στοιβάδων (CC) σε συνδυασμό με σύνολα βάσεως πενταπλής κυριότητος υπολογίσθηκαν πλήρεις καμπύλες δυναμικής ενεργείας για 48, 24, και 4 καταστάσεις του FeO, FeO+, και του FeO– αντιστοίχως ενώ 50, 31, και 7 καταστάσεις υπολογίσθηκαν για το CoO, CoO+, και το CoO– αντιστοίχως. Για τις χαμηλά κείμενες καταστάσεις όλων των υπό μελέτη μορίων ελήφθησαν επίσης υπ΄όψιν η επίδρασις των εσωτερικών ηλεκτρονίων του μετάλλου, 3s23p6, καθώς και οι βαθμωτές σχετικιστικές επενέργειες. Παρατίθενται ολικές ενέργειες, φασματοσκοπικές σταθερές, διπολικές ροπές, και σταθερές συζεύξεως spin–orbit. Τα ουδέτερα μόρια είναι ιδιαιτέρως ιοντικά με μία μεταφορά φορτίου κατά Mulliken από το μέταλλο προς το οξυγόνο περί τα 0.6 e–. Συνολικά τα αποτελέσματά μας ευρίσκονται σε καλή συμφωνία με το πείραμα, υφίστανται, ως τόσο, και σημαντικές αποκλίσεις. Παρά τη φαινομενική απλοϊκότητα των διατομικών συστημάτων των μετάλλων μεταπτώσεως αξιόπιστα αποτελέσματα αποκτώνται μόνο σε ένα υψηλής ακριβείας επίπεδο θεωρίας.