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据新华社电记者近日从中国科学院获悉，我国科学家利用大连相干光源发现了首例分子高激发态的漫游反应通道，表明漫游反应在化学反应中普遍存在，为理解和预测化学反应提供了新视角。
该研究由中国科学院大连化学物理研究所袁开军研究员、杨学明院士实验团队联合傅碧娜研究员、张东辉院士理论团队共同完成，相关成果已在国际学术期刊《科学》发表。
“漫游机理是不同于传统过渡态理论的新奇反应机理。”傅碧娜介绍，在化学反应中，分子和原子需要像“登山者”一样攀登过能量壁垒这座“高山”，才能转换为新的物质。在传统理论中，化学反应主要沿着最小能量路径进行，但有些化学反应过程可能会“绕远”，原子或者基团在分子附近忽远忽近地“漫游”，最终形成与传统化学反应不同的产物，这就是漫游反应。
21世纪初，科学家首次发现漫游反应。此后，针对漫游反应机理的解析一直局限于分子的低电子态和基态，分子达到高激发态时是否存在漫游反应一直未得到证实。
“分子只有在吸收极紫外光的高能量光子后才可以到达高激发态，而高亮度、可调谐极紫外光源十分缺乏。”袁开军说，大连相干光源使这一难题迎刃而解，它输出的高亮度、波长可调谐的极紫外光，可以激发任何分子到特定的高激发态。
此项研究中，实验团队利用大连相干光源制备了高激发态的二氧化硫分子，并结合自主研制的高分辨离子成像技术探测了激发态氧气产物的量子态分布。理论团队利用自主发展的高精度激发态势能面构建方法和产物量子态分辨的动力学计算，精确重现了实验所观测到的现象，表明了漫游反应在化学反应中普遍存在。
“通过这项研究，我们对以往化学反应的理论产生了新的认知，很多传统化学反应理论无法解释的现象都有可能用漫游反应机理来解释。这将进一步提升人们对化学反应本质的理解。”杨学明说。
发布时间：2024-02-22 09:23
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