近日，大連化物所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室傅碧娜研究員、張東輝院士團(tuán)隊(duì)在化學(xué)反應(yīng)的非絕熱勢(shì)能面構(gòu)建中取得新進(jìn)展，提出了一種新的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法用來(lái)構(gòu)建包含錐形交叉的非絕熱勢(shì)能面。

在物理化學(xué)過(guò)程中，玻恩－奧本海默近似只有在所研究的電子態(tài)與其他電子態(tài)能量都足夠分離的情況下才有效。而當(dāng)電子態(tài)出現(xiàn)簡(jiǎn)并或者近簡(jiǎn)并時(shí)，玻恩－奧本海默近似失效。非絕熱過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模擬原則上可以在絕熱表象中進(jìn)行，但當(dāng)體系的電子態(tài)發(fā)生簡(jiǎn)并，例如錐形交叉時(shí)，電子態(tài)間的耦合會(huì)非常強(qiáng)烈，難以在絕熱表象下直接用數(shù)學(xué)函數(shù)描述。因此，在非絕熱表象下需要通過(guò)構(gòu)建非絕熱勢(shì)能面來(lái)處理。此時(shí)，體系電子態(tài)間的耦合包含在非絕熱勢(shì)能面中，不需要被直接描述，且可大大簡(jiǎn)化薛定諤方程。

在本研究中，研究人員提出了一種高效且精確的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，用來(lái)擬合構(gòu)建具有錐形交叉的耦合勢(shì)能面。這個(gè)方法從概念上簡(jiǎn)單清晰，在數(shù)值上僅僅依賴于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，能被人們很直觀地實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。不同于以前的擬合方法，研究人員通過(guò)擬合修正的導(dǎo)數(shù)耦合項(xiàng)，能夠精確地描述錐形交叉區(qū)域以及漸近區(qū)的導(dǎo)數(shù)耦合和能量，在全維全域上實(shí)現(xiàn)了精確的非絕熱勢(shì)能面矩陣的構(gòu)建。此外，應(yīng)用該方法至NH₃的光解體系，計(jì)算得到的動(dòng)力學(xué)結(jié)果可以很好的重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。該方法能夠拓展到更復(fù)雜、多電子態(tài)的體系中，對(duì)非絕熱動(dòng)力學(xué)的發(fā)展具有意義。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)（B）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”的支持。（文/圖　殷正茜、洪櫻月）