Theoretical Chemistry, Dynamical Systems, and the Geometry of Global Phase Space Dynamics

理论化学、动力系统和全局相空间动力学几何

基本信息

  • 批准号:
    9704759
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1997-08-01 至 2001-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

9704759 Wiggins This research project is concerned with developing analytical and computational tools for studying the global dynamics of semiclassical models of molecules. The emphasis will be on molecular models with three or more degrees-of-freedom and the analytical approach is that of the geometric theory of nonlinear dynamical systems. In particular, we will investigate how geometrical structures in phase space are manifested in experimental spectra, the local to normal mode transition in molecules with three or more degrees-of-freedom, energy transport and the role of invariant manifolds in determining this, and the dynamics of rotational-vibrational interaction in molecules with three or more degrees-of-freedom. In addition, we will investigate mechanism for global instabilities in Hamiltonian systems with three or more degrees of freedom; in particular, the Arnold mechanism. The research is concerned with the development of techniques to study classical and semiclassical dynamics of molecules with three or more degrees-of-freedom, as well as a fundamental study of mechanisms for instability in Hamiltonian systems with three or more degrees-of-freedom. Over the past 10 years experimental techniques have been developed in chemistry to the point where real time dynamical data related to molecular interactions and dynamics can be obtained, which has resulted in the area of research known as "femtochemistry". In some ways the experimental situation in chemistry today bears a strong resemblance to the experimental situation in fluid mechanics in the late 1970`s. At that time new laser based experimental techniques were developed that resulted in global, real time dynamical data from fluid flows. Such data played a key role in the dynamical systems analyses of fluid flows. In fact, one could make the case that these experimental advances were the reason that fluid mechanics became (probably) the main application area for dynamical sy stems theory throughout the 1980`s. Today we are in an analogous situation for theoretical chemistry vis- -vis the relation of experimental advances in fluid mechanics and dynamical systems theory in the late 1970`s. Consequently, a focused, interdisciplinary research effort in dynamical systems and theoretical chemistry could play an important role in the interpretation of this new experimental data, as well as the further development of the field of theoretical chemistry. This award will be supported by the Division of Mathematical Sciences, the Division of Chemistry, and the Office of Multidisciplinary Activities of the Directorate for Mathematical and Physical Sciences.
9704759 Wiggins 该研究项目涉及开发用于研究分子半经典模型的全局动力学的分析和计算工具。重点是具有三个或更多自由度的分子模型,分析方法是非线性动力系统的几何理论。特别是,我们将研究相空间中的几何结构如何在实验光谱中体现、具有三个或更多自由度的分子中的局部到正常模式转变、能量传输以及不变流形在确定这一点中的作用,以及具有三个或更多自由度的分子中旋转振动相互作用的动力学。此外,我们将研究具有三个或更多自由度的哈密顿系统的全局不稳定性机制;特别是阿诺德机制。 该研究涉及研究具有三个或更多自由度的分子的经典和半经典动力学的技术的发展,以及具有三个或更多自由度的哈密顿系统的不稳定性机制的基础研究。 在过去的十年里,化学实验技术已经发展到可以获得与分子相互作用和动力学相关的实时动态数据的程度,这催生了被称为“飞化学”的研究领域。在某些方面,今天的化学实验情况与 20 世纪 70 年代末的流体力学实验情况非常相似。当时,新的基于激光的实验技术被开发出来,产生了流体流动的全局、实时动态数据。这些数据在流体流动的动力系统分析中发挥了关键作用。事实上,我们可以证明这些实验进展是流体力学(可能)成为整个 20 世纪 80 年代动力系统理论主要应用领域的原因。今天,理论化学与 20 世纪 70 年代末流体力学和动力系统理论的实验进展之间的关系处于类似的境地。 因此,动力系统和理论化学领域的集中、跨学科研究工作可以在解释这些新实验数据以及理论化学领域的进一步发展中发挥重要作用。 该奖项将得到数学科学部、化学部以及数学和物理科学局多学科活动办公室的支持。

项目成果

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