The reaction mechanisms between some products formed from the reaction of $Si^+\,+CH_4$ have been studied by ab initio quantum mechanical approaches. The GAUSSIAN 88 package was used for the geometry optimization and for finding transition states. the mechanism involves the initial interaction of $Si^+$ with $CH_4$ to give three different kinds of complexes. The doubly and triply bridged complexes experience the same transition state on the way to $CH_3SiH^+$, which then isomerizes to $CH_2=SiH_2\,^+$. The singly bridged complex, if formed, directly dissociates to give $CH_3+SiH^+$ and $CH_3\,^+\,+\,SiH$. Compared to the starting species, the doubly and triply bridged complexes are stabilized by 5.0 and 4.8 kcal/mol, respectively, and the singly bridged complex is largely destabilized by 30.3 kcal/mol. the singly bridged complex is actually considered to be a transition state leading to the dissociated products. From $CH_2=SiH_2\,^+$, some other products are obtainable. The structures of all the species have been determined by the complete geometry optimization at the HartreeFock level of theory with several basis sets including 6-31G$^\ast$ basis set and at the MP2/6-31G$^\ast$ level of theory. The transition states have been characterized by the presence of one and only one negative eigenvalue of the force constant matrix(one imaginary vibrational frequency), Hessian matrix.
실리콘 이온과 메탄 분자의 반응에서 생긴 여러 생성물에 대한 구조는 HF/STO-3G, HF/6-31G, HF/6-31G$^{\ast}$ 방법과 MP2/6-31G$^{\ast}$방법으로 계산하였다. 영점에너지와 진동주기를 HF/6-31G* 방법으로, 전이상태는 eigenvalue-following 기술을 이용하여 HF/6-31G* 방법으로 구하였다.
반응 메카니즘은 실리콘 이온과 메탄의 수소와의 상호작용으로 합작되며 이 상호작용으로부터 세 가지 착물이 생긴고 이중 한개의 수소와 상호작용 하는 착물은 $CH_3 + SiH^+$ 및 $CH_3^+$ + SiH로 분해되고 두개 및 세개의 수소와 상호작용 하는 착물은 각각 5.0 및 4.8 kcal/mol씩 안정화 된 다음 같은 전이상태를 거쳐서 $CH_3SiH^+$로 옮겨가며 이때의 활성화 에너지는 33 kcal/mol이다. 다음에 $CH_3SiH^+$ 는 활성화 에너지가 44.3 kcal/mol인 전이상태를 거쳐 $CH_2=SiH_2^+$로, $CH_2=SiH_2^+$는 다시 활성화 에너지가 106.3 kcal/mol인 전이상태를 지나 $H_2$가 떨어지면서 $HCSiH^+$로 옮겨 간다.
$CH_3SiH^+$는 내부회전 활성화 에너지가 0.4 kcal/mol로 비교적 자유롭게 내부회전을 하며, $CH_2=SiH_2^+$는 중성일 때와는 달리 평면구조였다. 이제껏 $HCSiH^+$는 아무런 장애없이 $CH_2Si^+$로 옮겨간다고 알려졌는데 계산 결과 아무런 전이상태도 찾지 못했다. 다만 $CSiH_2^+$는 전이상태를 지나 $HCSiH^+$로 가는 것으로 나타났다. 생성물들 중 $CSiH_2^+$, $CSiH_3^+$ 및 $SiCH_3^+$등의 C-Si 결합은 단일결합보다 훨씬 긴 결합 길이를 갖는 것으로 계산 되었는데 이를 설명하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다.
