Estudo teórico da fotoionização de isômeros de C2H4O

Abstract

Resumo: Este trabalho é o estudo teórico da fotoionização de moléculas de óxido de etileno e álcool vinílico (C2H4O) na faixa do ultravioleta. Para os cálculos da fotoionização foi empregado o Método Variacional Iterativo de Schwinger (MVIS) nas aproximações estático-troca (SE) e estático-troca-polarização (SEP). A descrição detalhada da molécula foi obtida através da aproximação de Hartree-Fock com o conjunto de bases aug-cc-pVTZ do Gaussian 03 e 09. O objetivo principal desta dissertação consiste em estudar teoricamente as seções de choque de fotoionização e analisar o comportamento do parâmetro de assimetria ß. A seção de choque está associada à probabilidade de se ejetar um elétron de determinado orbital molecular e tem dimensão de área (Mb)¹, enquanto o parâmetro de assimetria está vinculado à distribuição angular do elétron ejetado para o contínuo e é adimensional. Os cálculos das seções de choque de fotoionização e dos parâmetros de assimetria foram obtidos através do pacote computacional ePolyScat-E. Para o uso deste pacote, é necessário definir parâmetros ótimos para os cálculos, os quais foram escolhidos através de testes de convergência, a fim de diminuir o tempo computacional, mantendo a precisão dos resultados. Foi calculada a seção de choque de fotoionização de cada orbital molecular nas aproximações SE e SEP, para cada simetria permitida do contínuo. As seções de choque foram obtidas através da soma das contribuições individuais e comparadas entre si e entre o isômero mais conhecido destas moléculas: o acetaldeído. O máximo da seção de choque somada se situa, aproximadamente, na energia de 17,55 eV para o óxido de etileno no nível SE e em 17,5 eV no SEP. Para o álcool vinílico, o pico está em torno de 18 eV quando são desconsiderados os efeitos de polarização e em torno de 16 eV quando considerados. Os parâmetros de assimetria foram obtidos para ambas as moléculas, a fim de analisar os resultados obtidos para as seções de choque tanto na aproximação SE quanto na SEP.

Abstract: This work is a theoretical study of photoionization of ethylene oxide and vinyl alcohol (C2H4O) in the UV energy range. For photoionization calculations were used the Iterative Schwinger Variational Method (ISVM) in the static-exchange (SE) and static-exchange plus polarization (SEP) approaches. The detailed description of the molecule was obtained with Hartree-Fock approximation, with aug-cc-pVTZ basis set on Gaussian 03 and 09. The main objective of this dissertation is to theoretically study photoionization cross sections and to analyze the behavior of the asymmetry parameter ß. The cross section is associated with the probability of ejecting an electron from a given molecular orbital in area dimension (Mb)², while the asymmetry parameter is linked to the angular distribution of the electron ejected into the continuum and is dimensionless. The calculations of the photoionization cross sections and asymmetry parameters were obtained through the ePolyScat-E computational package. For the use of this package, it is necessary to define optimal parameters for the calculations, which were chosen through convergence tests, in order to decrease the computational time, maintaining the accuracy of the results. The photoionization cross section of each molecular orbital was calculated in the SE and SEP levels for each continuum symmetry for each molecular orbital. The total cross sections were obtained through the sum of individual contributions and compared to each other and among the most well-known isomer of these molecules: the acetaldehyde. The maximum of the summed cross section is about 17.55 eV for ethylene oxide in the static-exchange and 17.50 eV in static-exchange-polarization approach. For vinyl alcohol, the peak is around 18 eV when polarization effects are disregarded and around 16 eV when considered. The asymmetry parameters were obtained for both molecules in order to analyze the results obtained for the cross sections in both approximations.