1月4日,記者從中科院大連化物所獲悉,該所分子反應動力學國家重點實驗室楊學明院士、張東輝研究員領導團隊,在分子反應動力學研究工作上再獲進展,極大提高了人們對化學反應共振態的認識。相關論文發表于1月2日出版的《科學》雜志。
據介紹,化學反應動力學研究的一個根本任務,是認識反應過渡態如何控制化學反應速率和產物分布,直接觀察反應過渡態長期以來一直被認為是化學研究中的一個“圣杯”。但由于反應過渡態壽命非常短(飛秒數量級,1飛秒等于10-15秒),實驗上直接觀測這些短壽命化學反應過渡態極其困難。而反應共振態是化學反應體系在過渡態區域形成的具有一定壽命的準束縛態,它提供了一個讓實驗直接觀察化學反應在過渡態附近行為的契機,因而幾十年來,尋找反應共振態一直是備受關注的重要課題。
研究人員對相關反應進行高分辨交叉分子束研究,發現一定的前向散射信號,并在后向散射信號隨碰撞能的變化曲線上存在振蕩現象。為解釋實驗發現,張東輝等人利用他們提出的勢能面多級構造法,構造了該體系目前最為精確的勢能面。在新的勢能面上,理論與實驗取得了高度吻合。
進一步分析表明,此類化學鍵“軟化”現象是由于反應過渡態附近的非諧性所導致的,而幾乎所有的化學反應的過渡態附近都存在非常大的非諧性,因而往往能在振動激發態絕熱勢能面上造成一定的勢阱,并有可能支持共振態。這一研究揭示了物理化學家長期尋找的化學反應共振態的“新機理”—— s化學鍵軟化。這項研究為化學反應共振態研究指明了新方向。
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