基准测试质子隧穿分裂:基于波函数的双阱模型及其在甲酸二聚体中的应用

质子隧穿氢键是一种基础量子效应,对光谱学、催化和生物分子稳定性研究具有重要意义。尽管前沿的瞬子理论和路径积分方法可精确计算多维隧穿分裂,但简化的一维模型作为概念验证和基准测试工具仍具有重要价值。本研究基于Cornell型双势阱势构建了波函数隧穿分裂理论框架,并将其作为氢键隧穿的基准测试体系。通过对比解析WKB近似与数值有限差分法在不同势垒参数下的计算结果,该工作证实二者具有一致性。以甲酸二聚体(FAD)为例,研究人员将实测2848 cm⁻¹势垒高度参数化映射至四次方双势阱模型,获得的0.37 cm⁻¹隧穿分裂值与Qu和Bowman的降维计算结果吻合。半经典方法与数值解的紧密一致性凸显了一维模型的教学与诊断价值,而通过与分子基准测试对比,该研究也阐明了此类模型相对于全维度量子处理的局限性。
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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-10-31 05:45

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