Ảnh hưởng động lực học phân cực lõi lên xác suất Ion hóa của phân tử co bằng phương pháp AB INITIO

TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM Số 12(90) năm 2016 
____________________________________________________________________________________________________________ 
14 
ẢNH HƯỞNG ĐỘNG LỰC HỌC PHÂN CỰC LÕI 
LÊN XÁC SUẤT ION HÓA CỦA PHÂN TỬ CO 
BẰNG PHƯƠNG PHÁP AB INITIO 
HOÀNG VĂN HƯNG* 
TÓM TẮT 
Xác suất ion hóa của phân tử CO dưới tác dụng của trường laser được tính bằng 
phương pháp TDSE kết hợp gần đúng một điện tử có xét đến ảnh hưởng của động lực học 
phân cực lõi. Chúng tôi đã chỉ ra có thể dụng phương pháp này để tính xác suất ion hóa 
của phân tử dưới tác dụng của trường laser. Chúng tôi cũng đã chỉ ra ảnh hưởng của động 
lực học phân cực lõi lên xác suất ion hóa của phân tử CO là lớn không thể bỏ qua. Các kết 
quả phù hợp với những công trình thực nghiệm và tính toán lí thuyết khác đã công bố. 
Từ khóa: xác suất ion hóa, phân tử CO, động lực học phân cực lõi. 
ABSTRACT 
The effect of dynamic core polarization on ionization probability 
of CO molecule by ab initio method 
Ionization probability of CO molecule in the interaction with laser field is calculated 
by TDSE (Time – Dependent Schrödinger Equation) method within single active electron 
model with consideration of dynamic core polarization. We showed that this method can be 
applied for the calculation of ionization probability of a molecule in laser field. We also 
showed that the effect of dynamic core polarization on ionization probability of CO 
molecule plays an important role and cannot be ignored. All results are in agreement with 
experiments and previous theoretical calculations. 
Keywords: ionization probability, CO molecule, dynamic core polarization. 
1. Giới thiệu 
Quá trình ion hóa của phân tử trong trường laser mạnh là một trong những bài 
toán được quan tâm nghiên cứu rộng rãi về cả lí thuyết và thực nghiệm. Một vài hướng 
tiếp cận lí thuyết cho vấn đề này có thể kể ra như lí thuyết MO-ADK (Molecule 
Ammosov-Delone-Krainov) [9], gần đúng trường mạnh SFA (Strong Field 
Approximation) [6] hay những phương pháp số ab initio như giải số phương trình 
Schrödinger phụ thuộc thời gian (TDSE) [7], Hartree-Fock phụ thuộc thời gian (TDHF) 
[2, 4], lí thuyết phiếm hàm mật độ phụ thuộc thời gian (TDDFT) [8]. Điểm chung của 
các phương pháp giải tích như MO-ADK hay SFA là đều xem mật độ của lớp điện tử 
ngoài cùng quyết định đến sự phân bố xác suất ion hóa của phân tử với sự định hướng 
của laser, các lớp điện tử bên trong liên kết chặt với hạt nhân do đó xem như đóng góp 
không đáng kể. 
* ThS, Trường Đại học Sư phạm TPHCM; Email: hunghv@hcmup.edu.vn 
TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM Hoàng Văn Hưng 
_____________________________________________________________________________________________________________ 
15 
Trong công trình thực nghiệm năm 2010 [3], để giải thích kết quả đo mật độ ion 
hóa cho phân tử OCS, các tác giả nhận thấy hiệu ứng Stark là quan trọng và cần được 
tính đến trong các lí thuyết như MO-ADK hay SFA. Đây là một đóng góp quan trọng 
trong việc phát triển các lí thuyết tính mật độ ion hóa cho các phân tử phân cực vì trước 
đây hiệu ứng này không được tính đến. Bằng cách sử phương pháp TDSE cho mô hình 
phân tử phân cực Z1Z2 chúng tôi cũng đã xác nhận lại kết quả này trong công trình [1]. 
Tuy nhiên, gần đây các kết quả đo thực nghiệm mật độ ion hóa của phân tử CO trong 
năm 2011 [5] và 2012 [10] lại hoàn toàn không thể giải thích được bằng lí thuyết MO-
ADK có tính đến hiệu ứng Stark, hay kể cả các phương pháp TDSE sử dụng gần đúng 
một điện tử SAE (Single Active Electron). Năm 2013, trong công trình [2] các tác giả 
sử dụng phương pháp TDHF giải số phương trình Schrödinger phụ thuộc thời gian khi 
phân tử CO tương tác với chùm laser, phân tích so sánh với phương pháp sử dụng mô 
hình một orbital hoạt động SAO (Single Active Orbital), các tác giả chỉ ra rằng mặc dù 
các điện tử bên trong liên kết chặt với hạt nhân nhưng động lực học của nó không thể 
bỏ qua và đóng vai trò rất quan trọng trong việc tính toán mật độ ion hóa của phân tử 
CO. Điều này gây một sự chú ý lớn trong cộng đồng khoa học vì đây là lần đầu tiên 
ảnh hưởng động lực học của các hạt nhận và các lớp điện tử bên trong lại được quan sát 
rõ ràng như vậy. 
Phương pháp TDHF được các tác giả sử dụng trong công trình [2] là một phương 
pháp được quan tâm phát triển trong những năm gần đây. Điểm mạnh của phương pháp 
này là xét đến toàn bộ đóng góp của các lớp điện tử do đó kết quả rất đáng tin cậy, có 
thể dùng làm tiêu chuẩn kiểm tra đánh giá các phương pháp khác. Tuy nhiên, cũng vì 
vậy mà phương pháp này có khối lượng tính toán rất lớn và chỉ mới được xây dựng và 
áp dụng được trong một vài trường hợp cụ thể. Và vì là giải số nên các kết quả sẽ cung 
cấp ít hiểu biết về quá trình hiện tượng vật lí bên trong. Trong công trình này, chúng tôi 
sử dụng phương pháp TDSE kết hợp gần đúng một điện tử, xét đến ảnh hưởng của 
động lực học phân cực lõi (dynamic core polarization) để tính xác suất ion hóa của 
phân tử CO. Mục tiêu của nghiên cứu này là để xem liệu chỉ cần sử dụng gần đúng một 
điện tử và tính đến ảnh hưởng của động lực học phân cực lõi có thể giải thích được kết 
quả thực nghiệm đo mật độ ion hóa của phân tử CO hay không. Đây là một nghiên cứu 
có ý nghĩa định hướng về mặt phương pháp tính toán. 
2. Phương pháp TDSE tính xác suất ion hóa 
Để tận dụng tính đối xứng trục, giảm bớt khối lượng tính toán, phân tử CO được 
định phương hoàn toàn trên trục Oz, một laser có vec tơ phân cực nằm trong mặt phẳng 
yOz được chiếu vào để tương tác với phân tử. Xác suất ion hóa của phân tử CO sẽ được 
khảo sát theo góc định phương  , là góc hợp bởi trục phân tử (từ C đến O) và phương 
của vec tơ điện trường khi trường điện của laser có giá trị cực đại như trong Hình 1. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM Số 12(90) năm 2016 
____________________________________________________________________________________________________________ 
16 
Hình 1. Mô hình “thí nghiệm” khảo sát bài toán