Nuclear quantum effects in the direct ionization process of pure helium clusters; Path-integral and ring-polymer molecular dynamics simulations on the diatomics-in-molecule potential energy surfaces

純ヘリウムクラスターの直接イオン化過程における核の量子効果; DIMポテンシャルを用いた経路積分・リングポリマー分子動力学シミュレーション

鈴木 健人*; 宮崎 貴暉*; 高柳 敏幸*; 志賀 基之   

Suzuki, Kento*; Miyazaki, Takaaki*; Takayanagi, Toshiyuki*; Shiga, Motoyuki

ヘリウムクラスターの直接光イオン化に続く短時間過程について、DIMモデルに基づく経路積分分子動力学(PIMD)およびリングポリマー分子動力学(RPMD)シミュレーションで調べた。PIMDシミュレーションによって実験で得られた非対称で幅広いイオン化スペクトルが再現され、その原因はHe原子のエネルギー準位の不均一性にあることがわかった。また、RPMDシミュレーションから、高励起状態にあるイオン化ヘリウムクラスターは、非断熱的電荷移動を通じて高速電子状態緩和した後、ゆっくりと構造緩和することがわかった。

The direct photoionization of pure helium clusters and its subsequent short-time process have been studied by path integral molecular dynamics (PIMD) and ring-polymer molecular dynamics (RPMD) simulations. The PIMD simulations reproduced the experimental ionization spectra with a broad and asymmetric nature, which can be ascribed to the inhomogeneity of the energy levels of He atoms. From the RPMD simulations, it is found that the ionized helium cluster in the highly excited state brings about fast electronic state relaxation via nonadiabatic charge transfer and subsequently slow structural relaxation.