大連化学物理研究所、大連コヒーレントライトステーションを使用して分子の高励起状態におけるローミング反応チャネルを初めて発見

化学反応において、拡散反応は特殊な反応機構として科学者から広く注目されています。 中国科学院大連化学物理研究所（以下、DICP）は、大連コヒーレント光源を用いて、分子の高励起状態におけるローミング反応チャネルの初の事例を発見し、ローミングの普遍性を実証した。化学反応における反応機構を解明し、化学反応の理解と予測に新しい視点を提供します。
この研究成果は、大連化学物理研究所の袁凱軍研究員と楊雪明研究員の実験チームと、フー・ビナ研究員と張東輝学者の理論チームによって完成され、その結果は雑誌に掲載されたと報告されている。北京時間2月16日の科学。
化学反応が起きるのは「山を越える」ようなものです。 化学反応の伝統的な遷移状態理論では、反応は主に最小エネルギーの経路をたどります。これは、「登山家」が通常、最小量のエネルギーを消費するために最も低い稜線を見つけて高い山を越えるのと同じです。 一部の化学反応では、分子が山頂の周囲から「遠ざかる」ことがあります。 微視的な観点から見ると、原子または原子団はすぐに分子から離れるのではなく、宇宙飛行士が宇宙を「歩き回る」のと同じように、分子の近く、遠く、分子の近くで「ぶらぶら」します。 「ローミング」し、最終的には従来の化学反応とは異なる生成物、つまりローミング反応を形成します。
21 世紀初頭、科学者たちはローミング反応を初めて発見しました。 それ以来、拡散反応のメカニズムの解析は、分子の低電子状態と基底状態に限定されてきました。 大連コヒーレント光源 (DCLS) の登場により、この問題は解決されました。 大連コヒーレント光源 (DCLS) は、上海応用物理研究所 (SIAP) と共同でチームによって開発された中国初の極端紫外自由電子レーザーであり、極端紫外領域で動作する世界で唯一の自由電子レーザー ユーザー デバイスです。波長帯域。 大連コヒーレント光源から高輝度で波長可変の極端紫外光を出力することにより、あらゆる分子を特定の高励起状態に励起することができます。
研究者の袁凱軍氏と学者の楊雪明氏のチームは、長年にわたって分子光化学反応の研究に従事しており、「大連コヒーレント光源の開発にあたり、高励起状態の分子のローミング反応の存在を常に信じてきた」と述べた。私たちのチームは事前にいくつかの研究方向性を独自に定めており、星間分子光化学もその 1 つです。」 袁凱軍氏は「大連コヒーレント光源は分子の高励起状態反応機構研究への扉を開くものと言える」と述べた。
研究チームは、大連コヒーレント光源を使用して高励起状態の二酸化硫黄分子を調製し、自社開発の高解像度イオンイメージング技術と組み合わせて、励起状態の酸素生成物の量子状態分布を調べました。 133 nm 帯付近の二酸化硫黄分子の解離によって生成される励起状態の酸素生成物は、2 つの振動量子状態分布を示すことがわかりました。
その後、研究者のBina Fu氏と学者のDonghui Zhang氏のチームは、独自に開発した高精度の励起状態ポテンシャルエネルギー表面構築法と生成物の量子状態分解能の速度論的計算を使用して、実験で観察された現象を正確に再現し、二酸化硫黄分子が高レベルで存在することを明らかにした。励起状態は拡散反応を通じて高い振動力学分布を有する酸素生成物を生成することができるが、従来の最小エネルギー経路は低い振動力学分布を有する酸素生成物しか生成しない。 実験結果と理論結果の一致により、高励起状態の拡散反応チャネルの存在が確認され、化学反応では拡散反応が一般的であることが示されています。
「この研究を通じて、我々はこれまでの化学反応理論に対する新たな認識を生み出し、従来の化学反応理論では説明できなかった多くの現象が拡散反応機構によって説明できる可能性があり、これにより化学反応の性質の理解がさらに深まることになるでしょう。」 」 学者の楊学明氏は、「基礎研究におけるあらゆる画期的な進歩は、人間の認識の限界を拡大し、人間の知識の埋蔵量を拡大する」と述べた。