中新網(wǎng)北京2月16日電 (記者 孫自法)分子達到高激發(fā)態(tài)時是中國否存在漫游反應？來自中國科學院的最新消息說，中國科學家通過最新研究發(fā)現(xiàn)首例分子高激發(fā)態(tài)的科學漫游反應通道，給出了肯定的家研究亞傅體育app官方下載答案。這既表明漫游反應機理在化學反應中的現(xiàn)首普適性，也為理解和預測化學反應提供了新的例分視角。

　　此項證實分子高激發(fā)態(tài)存在漫游反應的高激重要研究，由中國科學院大連化學物理研究所(大連化物所)袁開軍研究員、發(fā)態(tài)楊學明院士實驗團隊聯(lián)合傅碧娜研究員、漫道張東輝院士理論團隊利用大連相干光源共同完成，游反應通北京時間2月16日，中國亞傅體育app官方下載相關(guān)成果論文在國際著名學術(shù)期刊《科學》(Science)發(fā)表?？茖W

中國科學家研究“發(fā)現(xiàn)首例分子高激發(fā)態(tài)漫游反應通道”科研成果示意圖海報。家研究中國科學院大連化物所/供圖

　　什么是現(xiàn)首漫游反應？

　　中國科學院大連化物所科研團隊科普解讀稱，化學反應的例分發(fā)生如同“翻山越嶺”，分子和原子需要像“登山者”一樣攀登過能量壁壘這座“高山”，高激才能轉(zhuǎn)換為新的物質(zhì)。在傳統(tǒng)的化學反應過渡態(tài)理論中，反應主要沿著最小能量路徑進行，就像“登山者”通常要找到最低的山脊線越過高山，以此消耗最少的能量。

　　在某些化學反應中，分子可能會從山峰外圍“繞遠”，從微觀的角度看，原子或者基團不會立即從分子中斷開，而是在分子附近“晃蕩”，忽遠忽近，就像航天員在太空“漫游”一樣，最終形成與傳統(tǒng)化學反應不同的產(chǎn)物，這就是漫游反應。

　　在化學反應中，漫游反應作為一種特殊類型的反應機理也廣受科學家的關(guān)注。21世紀初，科學家第一次發(fā)現(xiàn)漫游反應。此后，針對漫游反應機理的解析一直局限于分子的低電子態(tài)和基態(tài)。由于分子只有吸收極紫外光的高能量光子才可以到達高激發(fā)態(tài)，而高亮度、可調(diào)諧極紫外光源十分缺乏，分子達到高激發(fā)態(tài)時是否存在漫游反應一直未得到證實。

　　如何開展實驗研究？

　　在本項研究中，大連相干光源的出現(xiàn)使上述難題迎刃而解。中國科學院大連化物所科研團隊介紹說，大連相干光源是該團隊聯(lián)合上海應用物理研究所研制的中國第一臺極紫外自由電子激光，也是全球唯一運行在極紫外波段的自由電子激光用戶裝置。通過大連相干光源輸出高亮度、波長可以調(diào)諧的極紫外光，可以激發(fā)任何分子到特定的高激發(fā)態(tài)。

　　袁開軍研究員和楊學明院士實驗團隊從事分子光化學反應研究多年，始終堅信分子在高激發(fā)態(tài)存在漫游反應。袁開軍表示，在研制大連相干光源的時候，實驗團隊就提前自主布局了幾個研究方向，星際分子光化學就是其中之一，可以說，大連相干光源打開了研究分子高激發(fā)態(tài)反應機理研究的大門。

　　實驗團隊利用大連相干光源制備出高激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子，并結(jié)合自主研制的高分辨離子成像技術(shù)探測了激發(fā)態(tài)氧氣產(chǎn)物的量子態(tài)分布。實驗發(fā)現(xiàn)，二氧化硫分子在133納米波段附近解離產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)氧氣產(chǎn)物呈現(xiàn)兩種振動量子態(tài)分布。

　　理論怎樣驗證實驗？

　　在實驗發(fā)現(xiàn)首例分子高激發(fā)態(tài)的漫游反應通道后，傅碧娜研究員和張東輝院士理論團隊隨即開展理論驗證，他們利用自主發(fā)展的高精度激發(fā)態(tài)勢能面構(gòu)建方法和產(chǎn)物量子態(tài)分辨的動力學計算，精確重現(xiàn)了實驗所觀測到的現(xiàn)象，揭示出高激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子可以通過漫游反應產(chǎn)生高振動態(tài)分布的氧氣產(chǎn)物，而傳統(tǒng)的最小能量路徑只產(chǎn)生低振動態(tài)分布的氧氣產(chǎn)物。

　　這次實驗和理論結(jié)果的一致，證實高激發(fā)態(tài)漫游反應通道的存在，表明漫游反應在化學反應中普遍存在。

　　楊學明院士指出，本項研究對以往化學反應的理論產(chǎn)生了新的認知，很多傳統(tǒng)化學反應理論無法解釋的現(xiàn)象都有可能用漫游反應機理得到解釋，這將提升人們對化學反應本質(zhì)的進一步理解。每一次基礎(chǔ)研究的突破，都擴展了人類認知的邊界，擴充了人類的知識儲備。

研究“發(fā)現(xiàn)首例分子高激發(fā)態(tài)漫游反應通道”的科研團隊合影。中國科學院大連化物所/供圖

　　中國科學院大連化物所科研團隊透露，下一步將利用大連相干光源開展更多分子的極紫外光化學研究，深入理解分子光化學過程在宇宙分子演化和生命起源所起的作用，同時，推動科學家發(fā)展新的理論模型和計算方法，實現(xiàn)更精準地描述和預測化學反應。(完)