最近,我院陈孝林老师在星际分子碰撞动力学理论计算研究方面取得进展,发表2篇学术论文。第一篇以“Rotational (de)-excitation of HNSi and HSiN in collisions with He:ab initiopotential energy surfaces, cross sections and rate coefficients”1为题,发表于国际天文学期刊《皇家天文学会月报》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,MNRAS)。MNRAS是英国皇家天文学会主办的期刊,已有近200年的历史,是三大国际著名天文期刊之一(MNRAS,A&A,ApJ),中科院SCI二区,最新影响因子4.8,五年影响因子4.7。第二篇以“Ab initio Potential Energy Surfaces and Low–Temperature Collisional Dynamics for Rotational De-excitation of HNC and HCN by Ar”2为题,发表于《化学物理学报》(Chinese Journal of Chemical Physics, CJCP)。CJCP是由中国物理学会主办的专注原子分子化学物理交叉领域的重要刊物,是浙江大学国内一级学术期刊,中科院SCI三区,最新影响因子1.0,五年影响因子1.0,年刊文约100篇。

第一篇首次系统揭示了硅氮异构体分子HNSi和HSiN与氦原子的旋转非弹性碰撞动力学行为,为星际介质中硅氮分子的探测与辐射转移建模提供了关键理论数据。通过构建高精度的势能面结合量子散射计算,获得了3-300 K温度下的碰撞速率系数。结果表明,HNSi与He碰撞时奇数跃迁主导,而HSiN则偏好偶数跃迁,且强烈依赖温度。这为尚未被直接探测的硅氮异构体分子提供了首套基准数据,解决了以往模拟依赖标度近似方法的问题,对天体化学建模具有重要意义。
第二篇研究基于高精度从头算势能面,采用密耦法的量子散射计算,首次获得了氢氰酸(HCN)及其异构体(HNC)与氩原子在5–200 K星际温度下的精确碰撞数据。研究发现,其碰撞规则与常见的氦体系截然不同:低转动能级时强烈倾向于奇Δj跃迁,高能级时则转为偶Δj跃迁,且此倾向随温度升高而减弱。这些数据为泰坦星大气及星际介质等含氩环境的天体化学模型提供了关键基础,将显著提升对HCN/HNC丰度比的模拟精度,从而更准确地解读观测光谱,揭示泰坦星复杂有机物的化学演化路径。

以上两篇文章均是由2025级研究生田丽嫚为论文第一作者,光机电工程学院陈孝林老师为通讯作者。合作者还包括光机电工程学院孙通副教授、西北大学现代物理研究所邹文利教授和清华大学物理系宁传刚教授。该工作得到了浙江农林大学科研发展基金(2024LFR048)支持。
文章链接:
1https://doi.org/10.1093/mnras/staf2126
210.1063/1674-0068/cjcp2601003
(文:陈孝林,审核:姚立健,终审:何利平)