我國科學家發現分子高激發態漫游反應通道

2月16日從中國科學院獲悉，我國科學家利用大連相干光源發現了首例分子高激發態的漫游反應通道，表明漫游反應在化學反應中普遍存在，為理解和預測化學反應提供了新視角。

該研究由中國科學院大連化學物理研究所袁開軍研究員、楊學明院士實驗團隊聯合傅碧娜研究員、張東輝院士理論團隊共同完成，相關成果已在國際學術期刊《科學》發表。“漫游機理是不同于傳統過渡態理論的新奇反應機理。”傅碧娜介紹，在化學反應中，分子和原子需要像“登山者”一樣攀登過能量壁壘這座“高山”，才能轉換為新的物質。在傳統理論中，化學反應主要沿著最小能量路徑進行，但有些化學反應過程可能會“繞遠”，原子或者基團在分子附近忽遠忽近地“漫游”，最終形成與傳統化學反應不同的產物，這就是漫游反應。

21世紀初，科學家首次發現漫游反應。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和基態，分子達到高激發態時是否存在漫游反應一直未得到證實。“分子只有在吸收極紫外光的高能量光子后才可以到達高激發態，而高亮度、可調諧極紫外光源十分缺乏。”袁開軍說，大連相干光源使這一難題迎刃而解，它輸出的高亮度、波長可調諧的極紫外光，可以激發任何分子到特定的高激發態。

此項研究中，實驗團隊利用大連相干光源制備了高激發態的二氧化硫分子，并結合自主研制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布。理論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，表明了漫游反應在化學反應中普遍存在。“通過這項研究，我們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游反應機理來解釋。這將進一步提升人們對化學反應本質的理解。”楊學明院士說。