Даляньский институт химической физики обнаружил первый блуждающий канал реакции в высоковозбужденном состоянии молекул с помощью Даляньской станции когерентного света

В химических реакциях широкое внимание учёных привлекли диффузные реакции как особый тип механизма реакций. Даляньский институт химической физики Китайской академии наук (далее именуемый DICP) обнаружил первый случай блуждающего реакционного канала в высоковозбужденном состоянии молекулы с помощью Даляньского источника когерентного света, который демонстрирует универсальность блуждающего канала механизм реакции в химических реакциях и открывает новую перспективу для понимания и прогнозирования химических реакций.
Сообщается, что этот результат исследования завершен экспериментальной группой исследователя Юань Кайцзюня и академика Ян Сюэмина из Даляньского института химической физики вместе с теоретической группой исследователя Фу Бина и академика Чжан Дунхуэй, а результаты были опубликованы в журнале. Наука 16 февраля по пекинскому времени.
Протекание химических реакций похоже на «переход через гору». В традиционной теории переходного состояния химических реакций реакция в основном идет по пути минимальной энергии, точно так же, как «альпинист» обычно находит самую низкую линию хребта и пересекает высокую гору, чтобы потреблять наименьшее количество энергии. В некоторых химических реакциях молекулы могут «кружиться» от периферии горных вершин. С микроскопической точки зрения атомы или группы не отрываются сразу от молекул, а скорее «болтаются» возле молекул, далеко и близко от молекул, точно так же, как космонавты «бродят» в космосе. «роуминг» и в конечном итоге образуют продукт, отличный от традиционной химической реакции, которая представляет собой реакцию блуждания.
В начале XXI века ученые впервые обнаружили реакцию блуждающего типа. С тех пор анализ механизма диффузных реакций ограничивается низкоэлектронными и основными состояниями молекул. Появление Даляньского источника когерентного света (DCLS) решило проблему. Даляньский источник когерентного света (DCLS) — это первый в Китае лазер на свободных электронах в крайнем ультрафиолете, разработанный командой в сотрудничестве с Шанхайским институтом прикладной физики (SIAP), и единственное в мире пользовательское устройство с лазером на свободных электронах, работающее в крайнем ультрафиолете. диапазон длин волн. Испуская яркий ультрафиолетовый свет с регулируемой длиной волны от Даляньского источника когерентного света, любую молекулу можно перевести в определенное высоковозбужденное состояние.
Команда исследователя Юань Кайцзюня и академика Ян Сюэмина уже много лет занимается исследованием молекулярных фотохимических реакций и всегда верила в существование блуждающих реакций молекул в высоковозбужденном состоянии: «При разработке Даляньского источника когерентного света Наша команда самостоятельно заранее запланировала несколько направлений исследований, и межзвездная молекулярная фотохимия — одно из них». Юань Кайцзюнь сказал: «Можно сказать, что Даляньский источник когерентного света открывает двери для изучения молекулярных механизмов реакций в высоковозбужденном состоянии».
Команда использовала источник когерентного света в Даляне для получения молекул диоксида серы в высоковозбужденном состоянии и в сочетании с собственной разработкой технологии ионной визуализации с высоким разрешением для исследования распределения квантовых состояний продуктов кислорода в возбужденном состоянии. Было обнаружено, что продукты кислорода в возбужденном состоянии, генерируемые в результате диссоциации молекул диоксида серы вблизи полосы 133 нм, демонстрируют два распределения колебательных квантовых состояний.
Впоследствии группа исследователя Бины Фу и академика Дунхуэй Чжана точно воспроизвела экспериментально наблюдаемое явление, используя независимо разработанный высокоточный метод построения поверхности потенциальной энергии возбужденного состояния и кинетические расчеты разрешения квантового состояния продукта, обнаружив, что молекулы диоксида серы в высоких Возбужденное состояние может генерировать кислородные продукты с высоким распределением колебательной динамики посредством диффузной реакции, тогда как обычный путь с минимальной энергией генерирует только кислородные продукты с низким распределением колебательной динамики. Согласие экспериментальных и теоретических результатов подтверждает существование диффузного канала реакции в высоковозбужденном состоянии и показывает, что в химических реакциях преобладают диффузные реакции.
«Благодаря этому исследованию мы создали новое восприятие предыдущих теорий химических реакций, и многие явления, необъяснимые традиционными теориями химических реакций, потенциально могут быть объяснены механизмом диффузной реакции, что улучшит дальнейшее понимание природы химических реакций. " Академик Ян Сюэмин сказал: «Каждый прорыв в фундаментальных исследованиях расширяет границы человеческого познания и расширяет запасы человеческих знаний».