$H^{+}_{2}$ в решетке из микрополостей: квазивырождение нижнего уровня по типу $NH_{3}$

В работе исследована перестройка нижних энергетических уровней $H^{+}_{2}$ в условиях «невылетания» из заданного пространственного объема. Показано, что при общих граничных условиях «невылетания» такая перестройка оказывается существенно более значимой по сравнению со случаем запирания потенциальным барьером. В зависимости от параметров полости энергия связи основного состояния $H^{+}_{2}$ может значительно превышать энергию связи свободного иона, а поведение нижнего электронного терма иона $^{2}\Sigma^{+}_{g}$ как функции расстояния между ядрами становится качественно различным в зависимости от характеристик полости. В частности, теперь у $^{2}\Sigma^{+}_{g}$ могут возникать два минимума, соотношение между которыми может быть существенно различным в зависимости от параметров полости, что демонстрирует полученная в работе фазовая диаграмма. Детально исследован случай, когда структура эффективного потенциала иона соответствует типу «mexican hat», в результате чего возникает расщепление нижнего электронного уровня иона на основной и первый возбужденный, причем разность энергий между ними может быть весьма малой ∼ 10$^{–4}$ эВ. В последнем случае, как и в молекуле аммиака, из нижнего уровня будет возникать эффективная двухуровневая система, отделенная широкой энергетической щелью от колебательных и вращательных мод иона. Более конкретно, расчет для неймановских условий, которые физически соответствуют конфайнменту на решетке из однотипных полостей, показал, что расщепление ∼ 10$^{–4}$ эВ достигается для параметров области «невылетания» порядка нескольких $a_{B}$ по линейным размерам и ∼ 10 эВ по потенциалу оболочки.