小型パラ水素クラスターにおけるLi⁺カチオン周囲の分子状水素の構造形成

要約

Li⁺カチオンをドーパントとして含む小型パラ水素（pH₂）クラスターの構造を理論的に解析した。Li⁺–H₂間の異方性ポテンシャルエネルギー面とH₂–H₂間の球対称ポテンシャルを組み合わせた相互作用モデルを構築し、遺伝的アルゴリズムにより幾何構造の最適化と最小エネルギーを算出した。量子効果の補正を加えた結果、最初の6分子が八面体配置を形成する明確なシェル構造が確認され、外側のシェルではpH₂分子間の分散力が支配的となり、構造の規則性が低下することが示された。

メカニズム

Li⁺–pH₂間の異方性静電相互作用が内殻の八面体配置を決定し、外殻ではpH₂分子間の分散力が支配的となることで構造の規則性が低下する。