Papers
Topics
Authors
Recent
Assistant
AI Research Assistant
Well-researched responses based on relevant abstracts and paper content.
Custom Instructions Pro
Preferences or requirements that you'd like Emergent Mind to consider when generating responses.
Gemini 2.5 Flash
Gemini 2.5 Flash 63 tok/s
Gemini 2.5 Pro 53 tok/s Pro
GPT-5 Medium 32 tok/s Pro
GPT-5 High 33 tok/s Pro
GPT-4o 106 tok/s Pro
Kimi K2 197 tok/s Pro
GPT OSS 120B 440 tok/s Pro
Claude Sonnet 4.5 37 tok/s Pro
2000 character limit reached

Diatomic molecules of alkali-metal and alkaline-earth-metal atoms: interaction potentials, dipole moments, and polarizabilities (2303.17527v2)

Published 30 Mar 2023 in physics.atom-ph, cond-mat.quant-gas, and physics.chem-ph

Abstract: Ultracold diatomic molecules find application in quantum studies ranging from controlled chemistry and precision measurement physics to quantum many-body simulation and potentially quantum computing. Accurate knowledge of molecular properties is required to guide and explain ongoing experiments. Here, in an extensive and comparative study, we theoretically investigate the electronic properties of the ground-state diatomic molecules composed of alkali-metal (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) and alkaline-earth-metal (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) atoms. We study 78 hetero- and homonuclear diatomic combinations, including 21 alkali-metal molecules in the $X1\Sigma+$ and $a3\Sigma+$ electronic states, 36 alkali-metal--alkaline-earth-metal molecules in the $X2\Sigma+$ electronic state, and 21 alkaline-earth-metal molecules in the $X1\Sigma+$ electronic state. We calculate potential energy curves, permanent electric dipole moments, and polarizabilities using the hierarchy of coupled cluster methods upto CCSDTQ with large Gaussian basis sets and small-core relativistic energy-consistent pseudopotentials. We collect and analyze corresponding spectroscopic constants. We estimate computational uncertainties and compare the present values with previous experimental and theoretical data to establish a new theoretical benchmark. The presented results should be useful for further application of the studied molecules in modern ultracold physics and chemistry experiments.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (125)
  1. G. Quemener and P. S. Julienne, Chem. Rev. 112, 4949 (2012).
  2. D. DeMille, Phys. Rev. Lett. 88, 067901 (2002).
  3. B. Gadway and B. Yan, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 49, 152002 (2016).
  4. Nat. Phys. 19, 1579 (2023).
  5. A. M. Kaufman and K.-K. Ni, Nat. Phys. 17, 1324 (2021).
  6. M. M. Hessel and C. Vidal, J. Chem. Phys. 70, 4439 (1979).
  7. X. Xie and R. Field, J. Chem. Phys. 83, 6193 (1985).
  8. A. A. Zavitsas, J. Mol. Spectrosc. 221, 67 (2003).
  9. J. A. Coxon and T. C. Melville, J. Mol. Spectrosc. 235, 235 (2006).
  10. N. S. Dattani and R. J. Le Roy, J. Mol. Spectrosc. 268, 199 (2011).
  11. A. Roach, J. Mol. Spectrosc. 42, 27 (1972).
  12. M. L. Olson and D. D. Konowalow, Chem. Phys. 21, 393 (1977).
  13. D. D. Konowalow and M. L. Olson, J. Chem. Phys. 71, 450 (1979).
  14. D. Maynau and J. Daudey, Chem. Phys. Lett. 81, 273 (1981).
  15. D. Davies and G. Jones, Chem. Phys. Lett. 81, 279 (1981).
  16. W. Müller and W. Meyer, J. Chem. Phys. 80, 3311 (1984).
  17. D. D. Konowalow and J. L. Fish, Chem. Phys. 84, 463 (1984).
  18. U. Kaldor, Chem. Phys. 140, 1 (1990).
  19. R. Poteau and F. Spiegelmann, J. Mol. Spectrosc. 171, 299 (1995).
  20. P. Jasik and J. E. Sienkiewicz, Chem. Phys. 323, 563 (2006).
  21. M. Musiał and S. A. Kucharski, J. Chem. Theory Comput. 10, 1200 (2014).
  22. S. Nasiri and M. Zahedi, Chem. Phys. Lett. 634, 101 (2015).
  23. M. Barysz, J. Chem. Theory Comput. 12, 1614 (2016).
  24. H. Nakatsuji and H. Nakashima, J. Chem. Phys. 157, 094109 (2022).
  25. C. Fellows, J. Chem. Phys. 94, 5855 (1991).
  26. M. Aymar and O. Dulieu, J. Chem. Phys. 122, 204302 (2005).
  27. N. Mabrouk and H. Berriche, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys 41, 155101 (2008).
  28. G. Skrzyński and M. Musial, Molecules 28 (2023), 10.3390/molecules28227645.
  29. I. Jendoubi, Arab. J. Sci. Eng 47, 971 (2022).
  30. M. Shundalau and P. Lamberti, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 296, 108467 (2023).
  31. P. Kusch and M. M. Hessel, J. Chem. Phys. 68, 2591 (1978).
  32. J. B. Bauer and J. P. Toennies, J. Chem. Phys. 150, 144310 (2019).
  33. A. Valance and Nguyen Tuan Q., Phys. Lett. A 82, 116 (1981).
  34. A. Valance and Q. N. Tuan, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 15, 17 (1982).
  35. G. Jeung, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 16, 4289 (1983).
  36. E. J. Breford and F. Engelke, J. Chem. Phys. 71, 1994 (1979).
  37. P. Kowalczyk, J. Chem. Phys. 91, 2779 (1989).
  38. A. Krou-Adohi and S. Giraud-Cotton, J. Mol. Spectrosc. 190, 171 (1998).
  39. R. Janoschek and H. Lee, Chem. Phys. Lett. 58, 47 (1978).
  40. S. Magnier and P. Millié, Phys. Rev. A 54, 204 (1996).
  41. M. Aymar and O. Dulieu, Mol. Phys. 105, 1733 (2007).
  42. A. R. Allouche and M. Aubert-Frécon, J. Chem. Phys. 135, 024309 (2011).
  43. M. E. Segovia and O. N. Ventura, Mol. Phys. 117, 813 (2019).
  44. N. Takahashi and H. Katô, J. Chem. Phys. 75, 4350 (1981).
  45. W. T. Zemke and W. C. Stwalley, J. Chem. Phys. 114, 10811 (2001).
  46. M. Korek and O. Fawwaz, Int. J. Quantum Chem. 109, 938 (2009).
  47. N. Mabrouk and H. Berriche, J. Phys. Chem. A 118, 8828 (2014).
  48. M. Schwarzer and J. P. Toennies, J. Chem. Phys. 154, 154304 (2021).
  49. C. Amiot, J. Mol. Spectrosc. 147, 370 (1991).
  50. A. A. Zavitsas, J. Chem. Phys. 124, 144318 (2006).
  51. G. H. Jeung and A. J. Ross, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. , 1473 (1988).
  52. M. Krauss and W. Stevens, J. Chem. Phys. 93, 4236 (1990).
  53. E. Ilyabaev and U. Kaldor, J. Chem. Phys. 98, 7126 (1993).
  54. C. Amiot and J. Vergés, J. Chem. Phys. 112, 7068 (2000).
  55. W. C. Stwalley, J. Chem. Phys. 122, 084319 (2005).
  56. M. Schwarzer and J. P. Toennies, J. Chem. Phys. 153, 114303 (2020).
  57. P. Soldán and V. Spirko, J. Chem. Phys. 127, 121101 (2007).
  58. S. Jellali and H. Habli, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 276, 107897 (2021).
  59. S. Kotochigova and E. Tiesinga, J. Chem. Phys. 123, 174304 (2005).
  60. D. Kotnik-Karuza and C. Vidal, Chem. Phys. 40, 25 (1979).
  61. E. Breford and F. Engelke, Chem. Phys. Lett. 75, 132 (1980).
  62. C. Amiot, J. Chem. Phys. 93, 8591 (1990).
  63. A.-R. Allouche and M. Aubert-Frécon, J. Chem. Phys. 136, 114302 (2012).
  64. J. G. Hill and K. A. Peterson, J. Chem. Phys. 147, 244106 (2017).
  65. H. Kato and H. Kobayashi, J. Chem. Phys. 79, 123 (1983).
  66. P. Kusch and M. Hessel, J. Mol. Spectrosc. 32, 181 (1969).
  67. C. Amiot and O. Dulieu, J. Chem. Phys. 117, 5155 (2002).
  68. J. A. Coxon and P. G. Hajigeorgiou, J. Chem. Phys. 132, 094105 (2010).
  69. B. C. Laskowski and S. R. Langhoff, Chem. Phys. Lett. 92, 49 (1982).
  70. S. Jellali and H. Habli, J. Phys. Chem. A 126, 3613 (2022).
  71. R. O. Jones, J. Chem. Phys. 72, 3197 (1980).
  72. J. Koput, J. Comp. Chem. 43, 491 (2022).
  73. K. Berry and M. Duncan, Chem. Phys. Lett. 279, 44 (1997).
  74. L. Augustovičová and P. Soldán, J. Chem. Phys. 136, 084311 (2012).
  75. Y. Gao and T. Gao, Mol. Phys. 112, 3015 (2014).
  76. D. Benard and H. Michels, Chem. Phys. Lett. 86, 449 (1982).
  77. S. O. Julia Gerschmann, Erik Schwanke and E. Tiemann, Mol. Phys. 121, e2122886 (2023).
  78. A. Allouche and M. Aubert-Frécon, Chem. Phys. Lett. 222, 524 (1994a).
  79. A.-R. Allouche and M. Aubert-Frécon, J. Chem. Phys. 100, 938 (1994b).
  80. T. Fleig and D. DeMille, New J. Phys. 23, 113039 (2021).
  81. V. Bondybey, Chem. Phys. Lett. 109, 436 (1984).
  82. V. Špirko, J. Mol. Spectrosc. 235, 268 (2006).
  83. B. Liu and A. D. McLean, J. Chem. Phys. 72, 3418 (1980).
  84. R. A. Chiles and C. E. Dykstra, J. Chem. Phys. 74, 4544 (1981).
  85. I. Røeggen and L. Veseth, Int. J. Quantum Chem. 101, 201 (2005).
  86. Y. Zhao and D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. A 110, 5121 (2006).
  87. J. Koput, Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 20311 (2011).
  88. G.-H. Jeung, Comptes rendus. Chimie 15, 225 (2012).
  89. A. Kalemos, J. Chem. Phys. 145, 214302 (2016).
  90. L. T. Xu and T. H. Dunning Jr, J. Chem. Phys. 152, 214111 (2020).
  91. R. A. Chiles and C. E. Dykstra, Chem. Phys. Lett. 85, 447 (1982).
  92. A. C. Borin and A. L. G. Rodrigues, Chem. Phys. Lett. 372, 698 (2003).
  93. I. S. Kerkines and C. A. Nicolaides, J. Chem. Phys. 137, 124309 (2012).
  94. W. Balfour and A. Douglas, Can. J. Phys. 48, 901 (1970).
  95. C. Vidal and H. Scheingraber, J. Mol. Spectrosc. 65, 46 (1977).
  96. K. G. Dyall and A. D. McLean, J. Chem. Phys. 97, 8424 (1992).
  97. W. J. Balfour and R. F. Whitlock, Can. J. Phys. 53, 472 (1975).
  98. J. C. Wyss, J. Chem. Phys. 71, 2949 (1979).
  99. C. Vidal, J. Chem. Phys. 72, 1864 (1980).
  100. R. J. L. Roy and R. D. Henderson, Mol. Phys. 105, 663 (2007).
  101. D.-D. Yang and F. Wang, Theor. Chem. Acc. 131, 1117 (2012).
  102. T. Bergeman and P. Liao, J. Chem. Phys. 72, 886 (1980).
  103. S. Kotochigova, J. Chem. Phys. 128, 024303 (2008).
  104. A. Mitin, Russ. J. Phys. Chem. A 83, 1160 (2009).
  105. “See Supplemental Material at https://arxiv.org/src/2303.17527/anc and http://link.aps.org/supplemental/XXXX for the calculated potential energy curves, dipole moments, and polarizabilities in a numerical form.” .
  106. S. Tohme and M. Korek, Chem. Phys. 410, 37 (2013).
  107. S. N. Tohme and M. Korek, Chem. Phys. Lett. 638, 216 (2015).
  108. S. N. Tohme and M. Korek, Comput. Theor. Chem. 1078, 65 (2016).
  109. D. N. Meniailava and M. B. Shundalau, Comput. Theor. Chem 1111, 20 (2017).
  110. M. Shundalau and A. Minko, Comput. Theor. Chem 1103, 11 (2017).
  111. K. Zaremba-Kopczyk and M. Tomza, Phys. Rev. A 104, 042816 (2021).
  112. M. Śmiałkowski and M. Tomza, Phys. Rev. A 103, 022802 (2021).
  113. M. Śmiałkowski and M. Tomza, Phys. Rev. A 101, 012501 (2020).
  114. R. J. Bartlett and M. Musial, Rev. Mod. Phys. 79, 291 (2007).
  115. F.-M. Tao and Y.-K. Pan, J. Chem. Phys. 97, 4989 (1992).
  116. S. F. Boys and F. Bernardi, Mol. Phys. 19, 553 (1970).
  117. M. Dolg and X. Cao, Chem. Rev. 112, 403 (2012).
  118. P. J. Dagdigian and L. Wharton, J. Chem. Phys. 57, 1487 (1972).
  119. F.-M. Tao, Int. Rev. Phys. Chem. 20, 617 (2001).
  120. U. Hohm, J. Mol. Struct. 1054-1055, 282 (2013).
  121. W. Müller and W. Meyer, J. Chem. Phys. 85, 953 (1986).
  122. M. Urban and A. J. Sadlej, J. Chem. Phys. 103, 9692 (1995).
  123. M. Rérat and B. Bussery-Honvault, Mol. Phys. 101, 373 (2003).
  124. P. S. Żuchowski and J. M. Hutson, Phys. Rev. A 81, 060703 (2010).
  125. H. Ladjimi and M. Tomza, Phys. Rev. A 108, L021302 (2023).
Citations (5)
View on Semantic Scholar

Summary

We haven't generated a summary for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Summarize Now
Lightbulb Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now
List To Do Tasks Checklist Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up
X Twitter Logo Streamline Icon: https://streamlinehq.com

Tweets

This paper has been mentioned in 1 post and received 0 likes.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up to View

Don't miss out on important new AI/ML research

See which papers are being discussed right now on X, Reddit, and more:

Explore Trending Papers

“Emergent Mind helps me see which AI papers have caught fire online.”

Philip

Philip

Creator, AI Explained on YouTube