Controlling electronic spin relaxation of cold molecules with electric fields
我们提出了一个理论研究的叠加电场和磁场中的原子-分子碰撞，并表明，在温度低于0.5 K的分子中的电子自旋弛豫的动力学可以通过改变所施加的场的强度和相对取向来操纵。电场控制塞曼跃迁的机制是基于分子内自旋-旋转耦合和分子-场相互作用之间的复杂相互作用。我们认为，电场可以通过诱导非绝热自旋跃迁来影响化学反应，并促进磁阱中分子的蒸发冷却。
2006-09-21 physics.chem-ph
Specific chemical reactivities of spatially separated 3-aminophenol conformers with cold Ca$^+$ ions
许多分子表现出多个旋转异构体（构象异构体），它们在热作用下相互转化，难以分离。因此，精确表征它们在化学反应中的作用已被证明具有挑战性。我们已经探讨了特定的构象的反应性，使用的实验技术的基础上，他们的空间分离的分子束通过静电偏转。分离的构象异构体与库仑结晶离子的目标在阱中反应。在钙$^+$与3-氨基苯酚的反应中，我们发现\textit{cis} -的速率常数比\textit{trans} -构象的速率常数大两倍（由O-H键取向区分）。这一结果是由符合特定的长程离子-分子相互作用势的差异解释。我们的方法证明了通过选择构象状态来控制反应性的可能性。
2013-08-29 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Nuclear spin relaxation in cold atom-molecule collisions
本文开发了一种严格的耦合通道方法，研究了 $^1Σ^+$ 分子与原子在磁场中冷碰撞时的核自旋弛豫动力学，发现基态 CO 的核自旋弛豫极慢，且仅在极低温下才能维持长弛豫时间。
2023-06-16 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Nonlinear Relaxation Dynamics in Elastic Networks and Design Principles of Molecular Machines
分析弹性网络中的非线性构象弛豫动力学对应于两个经典的马达蛋白，我们发现，他们响应定义良好的内部机械运动的各种初始变形，这些运动是强大的外部扰动。我们表明，这种行为是不具有特征的随机弹性网络。然而，特殊的网络结构，具有这样的属性可以设计的进化优化方法。使用它们，人工弹性网络的一个例子，作为一个循环机供电的配体结合，构建。
2007-05-17 cond-mat.soft physics.chem-ph q-bio.BM
Integrated Alchemical and Conformational Enhanced Sampling for Solvation Free Energy Calculations
New York University（纽约大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究开发了集成λ-动力学、OPES与d-AFED的增强采样协议，提升了溶剂化自由能计算的精度与效率，为复杂体系的炼金术自由能方法应用奠定基础。
2026-08-14 physics.chem-ph physics.comp-ph
Vibrational quenching and reactive processes of weakly bound molecular ion-atom collisions at cold temperatures
利用准经典轨线方法研究了超冷原子气体中分子离子的振动猝灭和化学过程。特别是，BaRb $^+(v)$ + Rb碰撞研究在低温下揭示了一个高效的能量转移之间的平移自由度和内部度的分子离子。从而导致遵循朗之万俘获模型预测的大的振动猝灭截面。这些结果对理解超冷气体中冷分子离子的弛豫现象以及在冷稠密环境中通过离子-中性-中性三体复合出现的分子的命运起着关键作用。
2018-07-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
Transferable Generative Models Bridge Femtosecond to Nanosecond Time-Step Molecular Dynamics
Chalmers University of Technology and University of Gothenburg（查尔姆斯理工大学和哥德堡大学）；AstraZeneca（阿斯利康）
本文提出深度生成建模框架，将分子动力学采样加速四个数量级，可迁移至更大肽系统，用于定量表征平衡系综和弛豫过程，为探测构象景观、热力学和动力学提供新途径。
2026-10-01 physics.chem-ph stat.ML
Stereodynamic control of overlapping resonances in cold molecular collisions
共振分子碰撞的立体动力学控制已成为冷分子研究的一个新的前沿。最近的实验研究集中在弱相互作用的分子系统，如HD碰撞与H $_2$，D $_2$和He。我们在这里报告的可能性，这种控制在强相互作用系统中采取旋转松弛的冷碰撞HCl和H $_2$。使用明确的量子散射计算在全六个维度，它表明，强大的控制碰撞动力学是可能的，即使当多个（重叠）的形状共振共存于一个狭窄的能量范围内，表明冷立体化学提供了很大的希望，许多分子超越简单的系统。我们证明了一个惊人的情况下，两个突出的峰重叠的共振同时关闭适当的对齐的HCl分子。
2020-05-13 physics.atom-ph physics.chem-ph
Two-Photon Excited Fluorescence Dynamics in NADH in water-methanol solutions: the Role of Conformational States
利用飞秒激光脉冲在720 nm双光子激发下，对甲醇-水溶液中NADH在460 nm处的偏振荧光动力学进行了实验和理论研究。用整体拟合法从实验中确定了一些荧光参数，并与其他作者的结果进行了比较。对实验误差进行了综合分析。所获得的实验结果的解释是支持在各种解决方案中的NADH和NMNH的结构的从头计算。根据烟酰胺环中的内部分子电场对非辐射衰变率的影响，提出了对NADH和NMNH中测得的衰变时间的不均匀性的解释。我们认为，不同的电荷分布在顺式和反式配置导致不同的内部静电场分布，导致衰变时间的不均匀性。观察到衰减时间tau_1和τ_2随甲醇浓度的轻微但明显的上升，并将其视为由于溶液极性降低而导致的非辐射弛豫减慢的微小影响。根据Stokes-Einstein-Debye方程分析了旋转扩散时间τ r与甲醇浓度的关系，从而确定了溶液中折叠和未折叠的NADH构象的相对浓度。分析的荧光各向异性参数和参数欧米茄从实验确定允许确定的双光子激发张量分量，并建议存在两个激发通道具有可比的强度。
2020-08-19 physics.chem-ph
Total angular momentum representation for state-to-state quantum scattering of cold molecules in a magnetic field
我们证明了尽管在渐近哈密顿量的本征谱中存在非物理的塞曼态，但利用总角动量表象可以有效地计算冷分子在磁场中态-态量子散射的积分截面.我们证明了非物理状态的出现是由于使用一个固定的截断值$J_\text{max}$的碰撞复合物$J$的总角动量的空间固定的总角动量基的不完整性。结果，某些轨道角动量（$l$）基态缺乏角动量加法规则所要求的全部范围的$J$值，导致非物理状态的出现。我们发现，通过对每个$l$增加一个全范围的$J$ -态，可以完全消除外场中分子碰撞量子散射计算中的非物理态.为了说明这一过程，我们使用增广基组来计算$^{40}$ CaH $(X^2Σ^+,v=0,N=1, M_N=1, M_S=1/2)$分子与$^4$ He原子在磁场中冷碰撞的转动和自旋弛豫的态-态截面。我们发现很好的协议与基准计算，验证我们提出的程序。我们发现$N$守恒自旋弛豫到$N=1$流形的最低能量塞曼态，$|11\frac{1}{2}\rangle\to |1-1-\frac{1}{2}\rangle$几乎被完全抑制，由于完全自旋拉伸塞曼态之间缺乏自旋-旋转耦合。我们的结果表明，严格的，计算效率高，和非物理状态自由的量子散射计算的可能性冷分子碰撞在一个外部磁场。
2021-10-12 physics.atom-ph physics.chem-ph
Reaction Path Averaging: Characterizing the Structural Response of the DNA Double Helix to Electron Transfer
一个可极化的环境，特别是溶剂，对生物分子中的电子变化迅速作出反应。然而，生物分子本身的构象弛豫的知识可能是稀缺的或缺失的。在这项工作中，我们详细描述了在DNA中进行电子转移之间的两个相邻的核碱基的结构变化。我们采用了一种方法的基础上平均的分子动力学模拟产生的几十万到几十万的非平衡态轨迹，并减少适合DNA的维数。我们发现，DNA的构象响应沿一个单一的集体坐标，代表两个连续的碱基对的相对方向，即，螺旋参数的组合移动和倾斜。DNA的结构在达到纳秒的时间尺度上弛豫，对能量的弛豫贡献很小，这由水性溶剂的运动模式主导。反应路径平均（RPA）的概念，方便地利用在这种情况下，使得它有可能从非平衡数据过滤掉任何不希望的噪音，并适用于任何化学过程中的一般。
2017-09-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Electric-field-controlled cold dipolar collisions between trapped CH$_3$F molecules
达到高密度是多原子分子冷碰撞实验的关键一步。我们使用冷冻离心机加载多达2个$\times10^7$ CH $_3$ F分子到盒状电阱中，在约350 mK的温度下实现高达10 $^7$/cm $^3$的密度，其中弹性偶极横截面超过7 $\times$ 10 $^{-12}$ cm $^2$。我们测量的非弹性速率常数低于4 $\times$-10 $^{-8}$ cm $^3$/s和控制这些通过调整一个均匀的电场，覆盖了大部分的陷阱体积。与从头计算的比较，偶极弛豫得到了很好的协议。我们的技术和发现是通用的，并立即为其他冷分子碰撞实验相关。
2022-04-26 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Cold collisions of polyatomic molecular radicals with S-state atoms in a magnetic field: An ab initio study of He + CH2(X) collisions
我们发展了一个严格的量子力学理论，研究了在外加磁场作用下多原子分子自由基与S态原子的碰撞。该理论是基于一个完全解耦的空间固定的基组表示的多通道散射波函数。给出了自旋为1/2和1的多原子分子自由基与无结构靶相互作用的散射哈密顿量的矩阵元的显式表达式。应用该理论计算了典型有机分子亚甲基[CH 2（X）]与He原子低温碰撞中自旋弛豫的截面和热速率常数。为此，我们采用最先进的CCSD（T）方法和大基组建立了He-CH 2（X）配合物的两个高精度三维势能面（PES）。这两个PES表现出浅的最小值和弱各向异性。我们的计算表明，在较大的温度（1 μ K- 1 K）和磁场（0.01 - 1 T）范围内，CH 2、CHD和CD 2分子与He原子碰撞时的自旋弛豫速率比弹性散射慢得多，这表明在磁阱中低温氦缓冲气体冷却基态ortho-CH 2（X）分子具有良好的前景。此外，我们发现ortho-CH 2经历碰撞诱导的自旋弛豫比para-CH 2慢得多，这表明磁捕获可以用来分离开壳层多原子分子的核自旋异构体。
2012-09-14 physics.chem-ph
Life and death of a cold BaRb$^+$ molecule inside an ultracold cloud of Rb atoms
我们研究了单个BaRb $^+$分子与超冷Rb原子连续碰撞时的演化。最初弱结合的分子可以经历一系列弹性、非弹性、反应和辐射过程。我们调查这些过程中开发的方法，用于区分不同的离子种类，电子状态，和动能离子能量范围。通过比较测量模型计算，我们得到了一致的描述，通过可用的原子和分子状态的歧管的离子的典型轨迹。作为进一步的结果，我们确定碰撞和辐射弛豫以及光解离，自旋翻转碰撞和化学反应的速率。
2020-05-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Stern-Gerlach deflection of cryogenically cold polyatomic molecules in superfluid nanodroplets
本研究通过测量掺杂高自旋FeCl2和CoCl2的超流氦纳米液滴的束流偏转，实现了在极低温下定量测定分子与团簇的磁矩，并揭示了其反铁磁序及自旋弛豫机制。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atm-clus
On the role of the magnetic dipolar interaction in cold and ultracold collisions: Numerical and analytical results for NH($^3Σ^-$) + NH($^3Σ^-$)
本文详细分析了磁偶极-偶极相互作用在冷碰撞和超冷碰撞中的作用。我们专注于磁捕获NH分子之间的碰撞，但该理论是一般的任何两个顺磁物种的电子自旋和其空间固定的投影（近似）良好的量子数。结果表明，偶极自旋弛豫直接与磁偶极子诱导避免交叉之间发生不同的绝热势曲线。对于一个给定的碰撞能量和磁场强度，从不同的散射通道的横截面的贡献强烈依赖于是否相应的避免交叉是积极的访问。我们发现，交叉成为较低的能量作为磁场的减少，使较高的分波散射变得越来越重要\textit{below}一定的磁场强度。此外，我们推导了基于玻恩近似和扭曲波玻恩近似的偶极自旋弛豫截面的解析表达式。这些解析表达式的有效区域通过与从全耦合通道计算获得的NH + NH截面的比较来确定。我们发现玻恩近似在很宽的能量和磁场强度范围内是准确的，但在高能量和高磁场下就失效了。分析扭曲波玻恩近似给出了更准确的结果的情况下，s波散射，但显示出一些显着的差异较高的分波通道。因此，我们的结论是，玻恩近似给出了更有意义的结果比扭曲波玻恩近似在碰撞能量和领域考虑在这项工作中。
2011-03-22 physics.chem-ph
Unravelling the stereodynamics of cold HD-H2 collisions
用部分波分辨率测量非弹性速率需要接近开尔文或更低的温度，即使是最轻的分子。在最近的实验中，Perreault等人[1]研究了在约1 K的温度下，对位和邻位H2对v = 1，j = 2状态下激发的HD分子的碰撞弛豫，提取了v = 1，j = 0状态下散射HD的角分布。通过对HD分子的状态制备，证明了对散射HD的角分布的控制。在这里，我们报告的第一性原理模拟实验，使我们能够属性的主要特点所观察到的角分布到一个单一的L = 2分波形共振。我们的研究结果表明，可以得到的数值精确的量子散射计算与实验结果相结合时，在少数分波制度的重要立体动力学的见解。
2018-06-19 physics.chem-ph
