A Dalian Kémiai Fizikai Intézet felfedezi az első barangoló reakciócsatornát a molekulák erősen gerjesztett állapotában a daliani koherens fényállomás segítségével

A kémiai reakciókban a diffúz reakciók, mint a reakciómechanizmusok egy speciális típusa, széles körben felkeltették a tudósok figyelmét. A Dalian Kémiai Fizikai Intézet, Kínai Tudományos Akadémia (a továbbiakban: DICP) felfedezte az első olyan esetet, amikor egy molekula erősen gerjesztett állapotában barangoló reakciócsatorna a Dalian Koherens Fényforrás segítségével, amely a barangolás egyetemességét mutatja. reakciómechanizmust a kémiai reakciókban, és új perspektívát kínál a kémiai reakciók megértéséhez és előrejelzéséhez.
A jelentések szerint ezt a kutatási eredményt Yuan Kaijun kutató és Yang Xueming akadémikus, a Dalian Kémiai Fizikai Intézet kísérleti csoportja, valamint Fu Bina kutató és Zhang Donghui akadémikus elméleti csoportja fejezte be, és az eredményeket a folyóiratban tették közzé. Tudomány február 16-án, pekingi idő szerint.
A kémiai reakciók fellépése olyan, mintha „átmennénk a hegyen”. A kémiai reakciók hagyományos átmeneti állapotelméletében a reakció főként a minimális energia útját követi, mint ahogy a "hegymászó" általában megtalálja a legalacsonyabb gerincvonalat és átkel egy magas hegyen, hogy a lehető legkevesebb energiát fogyasszon. Egyes kémiai reakciók során a molekulák "elkerülhetnek" a hegycsúcsok perifériájától. Mikroszkópikus szempontból az atomok vagy csoportok nem szakadnak el azonnal a molekuláktól, hanem "lógnak" a molekulák közelében, távol és közel a molekulákhoz, akárcsak az űrben "barangoló" űrhajósok. „roaming”, és végül a hagyományos kémiai reakciótól, azaz a barangolási reakciótól eltérő terméket képeznek.
A 21. század elején a tudósok először fedezték fel a roaming reakciót. Azóta a diffúz reakciók mechanizmusának elemzése a molekulák alacsony elektronikus és alapállapotára korlátozódik. A Dalian Koherens Fényforrás (DCLS) megjelenése megoldotta a problémát. A Dalian Coherent Light Source (DCLS) Kína első extrém ultraibolya szabadelektron-lézere, amelyet a csapat a Shanghai Alkalmazott Fizikai Intézettel (SIAP) együttműködve fejlesztett ki, és a világ egyetlen szabad elektron lézeres felhasználói eszköze, amely extrém ultraibolya sugárzásban működik. hullámhossz sáv. A Dalian koherens fényforrásból származó, nagy fényerejű, hullámhosszon hangolható extrém ultraibolya fény kibocsátásával bármely molekula gerjeszthető egy adott erősen gerjesztett állapotba.
Yuan Kaijun kutató és Yang Xueming akadémikus csapata évek óta foglalkozik molekuláris fotokémiai reakciók kutatásával, és mindig is hitt a molekulák barangolási reakcióinak létezésében erősen gerjesztett állapotban: „A Dalian koherens fényforrás kifejlesztésekor. csapatunk egymástól függetlenül előre meghatározott kutatási irányokat, és ezek egyike a csillagközi molekuláris fotokémia." Yuan Kaijun azt mondta: "Elmondható, hogy a Dalian Koherens Fényforrás megnyitja az ajtót a molekuláris, erősen gerjesztett állapotú reakciómechanizmusok kutatása előtt."
A csapat a Dalian koherens fényforrást használta erősen gerjesztett állapotú kén-dioxid molekulák előállítására, és a saját fejlesztésű, nagy felbontású ionos képalkotó technológiával kombinálva vizsgálta a gerjesztett állapotú oxigéntermékek kvantumállapot-eloszlását. Megállapítottam, hogy a kén-dioxid molekulák disszociációja során keletkező gerjesztett állapotú oxigéntermékek a 133 nm-es sáv közelében két rezgési kvantumállapot-eloszlást mutattak.
Ezt követően a kutatócsoport Bina Fu és Donghui Zhang akadémikus pontosan reprodukálta a kísérletileg megfigyelt jelenséget az önállóan kifejlesztett, nagy pontosságú gerjesztett állapotú potenciális energia felületkonstrukciós módszerrel és a termék kvantumállapot-felbontásának kinetikai számításaival, feltárva, hogy a kén-dioxid molekulák A gerjesztett állapot a diffúz reakció során nagy rezgésdinamikai eloszlású oxigéntermékeket hoz létre, míg a hagyományos minimális energiaút csak alacsony rezgésdinamikai eloszlású oxigéntermékeket hoz létre. A kísérleti és elméleti eredmények egyezése megerősíti az erősen gerjesztett állapotú diffúz reakciócsatorna létezését, és azt mutatja, hogy a kémiai reakciókban a diffúz reakciók túlsúlyban vannak.
"Ezzel a tanulmánysal új felfogást alakítottunk ki a kémiai reakciók korábbi elméleteiről, és sok olyan jelenség, amelyet a hagyományos kémiai reakcióelméletek nem magyaráztak meg, potenciálisan a diffúz reakciómechanizmussal magyarázhatók, ami elősegíti a kémiai reakciók természetének további megértését. " Yang Xueming akadémikus azt mondta: "Az alapkutatás minden áttörése kitágítja az emberi megismerés határait és bővíti az emberi tudástartalékokat."