Abstract
本論文共分為五部分，第一部分是利用最佳化方法解決理論計算中較難準確計算的激態振動光譜，進行HCO的高階量子計算CASSCF(9,9)/ DZP，產生125點X基態和729點B激態，以最佳化方法找出最接近的位能函數，再從函數中求得一組振動常數來計算振動頻率，計算結果與實驗值相當吻合。第二部分是由400個雙原子之Morse位能曲線和其包括高振動數的振動能量訓練類神經網路，以得到最佳的神經連接值，這組Morse類神經網路可以既快速且準確的預測其他分子的高振動數振動能量。第三部分是利用分子動力學法結合較準確的半經驗量子力學力場尋找C6分子的異構物，並且比較控溫法和區間盒子模型對於穩定異構物的搜尋能力，結果區間盒子模型找到較多的C6異構物。第四部分是由一些小碳簇分子和C60的實驗數據利用最佳化方法求得一組適合碳簇分子的MNDO半經驗計算參數，此參數對於C60系列球狀碳簇分子的生成熱、幾何結構及振動光譜之估計與量子計算結果比較更能符合實驗值。由於半經驗計算法能快速的算得能量和結構,我們進行C60O和C78異構物的能量比較，另外也預估了一些尚未有實驗值的碳簇分子之振動光譜。在第五部分我們發展了一套約束型幾何最佳化法，研究鹼金屬離子和氦原子撞入C60的反應機構，發現較小的Li+和He原子從 C60的六員環進入，Na+和K+則從斷連接六員環與五員環的鍵而形成較大洞的九員環進入。此法也被應用到鹼金屬通過冠冕醚的大環中心而使之變形的反應研究，在此驗證了冠冕醚會與不同的鹼金屬形成不同的構形。