Atom - Molecule Collision Theory: A Guide for the Experimentalist

زمینه وسیع برخوردهای مولکولی یکی از موضوعات مورد توجه کنونی است که در آن فعالیت های تحقیقاتی زیادی، هم تجربی و هم نظری وجود دارد. این احتمالاً به این دلیل است که برخوردهای بین مولکولی الاستیک، غیرالاستیک و واکنشی در بسیاری از فرآیندهای اساسی شیمی و فیزیک اهمیت اساسی دارند. یک ناحیه کوچک از این میدان، یعنی برخورد اتم-مولکول، اکنون از اصول اولیه شروع به "درک" شده است. اگرچه موضوع کلی‌تر برخورد مولکول‌های چند اتمی از اهمیت و علاقه ذاتی زیادی برخوردار است، اما هنوز از دیدگاه درک نظری بسیار پیچیده است. با این حال، برای اتم ها و مولکول های ساده، نظریه اساسی به خوبی توسعه یافته است، و روش های محاسباتی به اندازه کافی پیشرفته هستند که اکنون می توان محاسبات را به طور مطلوب با نتایج تجربی مقایسه کرد. این «هم‌آمیزی» موضوع (و اتفاقاً فیزیکدانان و شیمی‌دانان!)، اگرچه هنوز در مراحل اولیه است، نشان می‌دهد که زمان برای ارزیابی و بررسی مبنای نظری برخوردهای اتم-مولکول فرا رسیده است. داشتن دانش کاری در مورد تئوری و روش های محاسباتی مورد نیاز برای توصیف رفتار آزمایشی قابل مشاهده سیستم برای آزمایشگر در این زمینه به ویژه مهم است. تاکنون بسیاری از رویکردهای نظری جایگزین و روش‌های محاسباتی آزمایش شده و با هم مقایسه شده‌اند. روش‌های بهینه بیشتر یا بیشتر برای مقابله با هر جنبه در حال ظهور هستند. در بسیاری از موارد معادلات کاری، حتی الگوریتم‌های شماتیک، با مفروضات و احتیاط‌ها ترسیم شده‌اند.

The broad field of molecular collisions is one of considerable current interest, one in which there is a great deal of research activity, both experi­ mental and theoretical. This is probably because elastic, inelastic, and reactive intermolecular collisions are of central importance in many of the fundamental processes of chemistry and physics. One small area of this field, namely atom-molecule collisions, is now beginning to be "understood" from first principles. Although the more general subject of the collisions of polyatomic molecules is of great im­ portance and intrinsic interest, it is still too complex from the viewpoint of theoretical understanding. However, for atoms and simple molecules the essential theory is well developed, and computational methods are sufficiently advanced that calculations can now be favorably compared with experimental results. This "coming together" of the subject (and, incidentally, of physicists and chemists !), though still in an early stage, signals that the time is ripe for an appraisal and review of the theoretical basis of atom-molecule collisions. It is especially important for the experimentalist in the field to have a working knowledge of the theory and computational methods required to describe the experimentally observable behavior of the system. By now many of the alternative theoretical approaches and computational procedures have been tested and intercompared. More-or-Iess optimal methods for dealing with each aspect are emerging. In many cases working equations, even schematic algorithms, have been developed, with assumptions and caveats delineated.