新視角 陸科學家發現首例分子高激發態漫遊反應通道

大陸科學家發現首例分子高激發態的漫遊反應通道。（大陸央視）

大陸科學家發現首例分子高激發態的漫遊反應通道。（大陸央視）

大陸央視新聞用戶端報導，北京時間2月16日，國際學術期刊《科學》發表大陸科研人員在化學研究領域的一項新突破。中國科學院大連化學物理研究所的科研團隊利用國家重大科研儀器設備大連相干光源發現了首例分子高激發態的漫遊反應通道，表明了漫遊反應機理在化學反應中的普適性，爲理解和預測化學反應提供了新的視角。

報導稱，在傳統的化學反應過渡態理論中，反應主要沿着最小能量路徑進行，就像登山者通常要找到最低的山脊線越過高山一樣，以此消耗最少的能量。在某些化學反應中，分子可能會從山峰周邊「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「晃盪」，忽遠忽近，就像太空人在太空漫遊一樣，最終形成與傳統化學反應不同的產物，這就是漫遊反應。21世紀初，科學家第一次發現漫遊反應，但是分子達到高激發態時是否存在漫遊反應一直未得到證實。

大陸科研團隊利用大連相干光源製備了高激發態的二氧化硫分子，並結合自主研製的高分辨離子成像技術探測了激發態氧氣產物的量子態分佈。實驗發現，二氧化硫分子在133奈米波段附近解離產生的激發態氧氣產物呈現兩種振動量子態分佈。隨後，傅碧娜研究員和張東輝院士團隊利用自主發展的高精度激發態勢能面構建方法和產物量子態分辨的動力學計算，精確重現了實驗所觀測到的現象，揭示了高激發態的二氧化硫分子可以通過漫遊反應產生高振動態分佈的氧氣產物，而傳統的最小能量路徑只產生低振動態分佈的氧氣產物。實驗和理論結果的一致，證實了高激發態漫遊反應通道的存在，表明了漫遊反應在化學反應中普遍存在。

通過這項研究，科研人員對以往化學反應的理論產生了新的認知，很多傳統化學反應理論無法解釋的現象都有可能用漫遊反應機理得到解釋，這將提升人們對化學反應本質的進一步理解。