Dalian Institute of Chemical Physics entdeckt mithilfe der Dalian Coherent Light Station den ersten wandernden Reaktionskanal im hochangeregten Zustand von Molekülen

Bei chemischen Reaktionen haben diffuse Reaktionen als besondere Art von Reaktionsmechanismus große Aufmerksamkeit in der Wissenschaft auf sich gezogen. Das Dalian Institute of Chemical Physics der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (im Folgenden als DICP bezeichnet) hat mithilfe der Dalian Coherent Light Source den ersten Fall eines Roaming-Reaktionskanals im hochangeregten Zustand eines Moleküls entdeckt, was die Universalität des Roaming demonstriert Reaktionsmechanismus bei chemischen Reaktionen und bietet eine neue Perspektive für das Verständnis und die Vorhersage chemischer Reaktionen.
Es wird berichtet, dass dieses Forschungsergebnis vom experimentellen Team des Forschers Yuan Kaijun und des Akademikers Yang Xueming vom Dalian Institute of Chemical Physics zusammen mit dem theoretischen Team des Forschers Fu Bina und des Akademikers Zhang Donghui vervollständigt und die Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht wurden Wissenschaft am 16. Februar, Pekinger Zeit.
Das Auftreten chemischer Reaktionen gleicht einem „Übergang über den Berg“. In der traditionellen Übergangszustandstheorie chemischer Reaktionen folgt die Reaktion hauptsächlich dem Weg minimaler Energie, so wie ein „Bergsteiger“ normalerweise die niedrigste Bergkette findet und einen hohen Berg überquert, um möglichst wenig Energie zu verbrauchen. Bei einigen chemischen Reaktionen können die Moleküle von der Peripherie der Berggipfel „wegkreisen“. Aus mikroskopischer Sicht lösen sich die Atome oder Gruppen nicht sofort von den Molekülen, sondern „hängen“ in der Nähe der Moleküle herum, weit entfernt und nah an den Molekülen, genau wie Astronauten, die im Weltraum „umherstreifen“. „Roaming“ und bilden schließlich ein anderes Produkt als die traditionelle chemische Reaktion, nämlich die Roaming-Reaktion.
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts entdeckten Wissenschaftler erstmals die Roaming-Reaktion. Seitdem beschränkt sich die Analyse des Mechanismus diffuser Reaktionen auf die niederelektronischen Zustände und Grundzustände von Molekülen. Das Aufkommen der Dalian Coherent Light Source (DCLS) hat das Problem gelöst. Die Dalian Coherent Light Source (DCLS) ist Chinas erster Freie-Elektronen-Laser im extremen Ultraviolett, der vom Team in Zusammenarbeit mit dem Shanghai Institute of Applied Physics (SIAP) entwickelt wurde, und das weltweit einzige Freie-Elektronen-Laser-Benutzergerät, das im extremen Ultraviolett arbeitet Wellenlängenband. Durch die Ausgabe von hochhellem, wellenlängenabstimmbarem extrem ultraviolettem Licht aus der Dalian Coherent Light Source kann jedes Molekül in einen bestimmten hoch angeregten Zustand angeregt werden.
Das Team aus dem Forscher Yuan Kaijun und dem Akademiker Yang Unser Team hat im Vorfeld unabhängig voneinander mehrere Forschungsrichtungen festgelegt, und die interstellare molekulare Photochemie ist eine davon.“ Yuan Kaijun sagte: „Man kann sagen, dass die Dalian Coherent Light Source die Tür zur Erforschung der Erforschung molekularer Reaktionsmechanismen im hochangeregten Zustand öffnet.“
Das Team nutzte die Dalian Coherent Light Source zur Herstellung hoch angeregter Schwefeldioxidmoleküle und kombinierte sie mit der selbst entwickelten hochauflösenden Ionenbildgebungstechnologie, um die Quantenzustandsverteilung von Sauerstoffprodukten im angeregten Zustand zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die Sauerstoffprodukte im angeregten Zustand, die durch die Dissoziation von Schwefeldioxidmolekülen in der Nähe des 133-nm-Bandes erzeugt werden, zwei Schwingungsquantenzustandsverteilungen aufweisen.
Anschließend reproduzierte das Team um die Forscherin Bina Fu und den Akademiker Donghui Zhang das experimentell beobachtete Phänomen genau, indem es die unabhängig entwickelte hochpräzise Methode zur Konstruktion der Potentialenergieoberfläche angeregter Zustände und kinetische Berechnungen der Quantenzustandsauflösung des Produkts verwendete, und enthüllte, dass Schwefeldioxidmoleküle in der Höhe sind Der angeregte Zustand kann durch die diffuse Reaktion Sauerstoffprodukte mit hohen Schwingungsdynamikverteilungen erzeugen, während der herkömmliche Weg mit minimaler Energie nur Sauerstoffprodukte mit niedrigen Schwingungsdynamikverteilungen erzeugt. Die Übereinstimmung zwischen den experimentellen und theoretischen Ergebnissen bestätigt die Existenz des diffusen Reaktionskanals im hoch angeregten Zustand und zeigt, dass diffuse Reaktionen bei chemischen Reaktionen vorherrschen.
„Durch diese Studie haben wir eine neue Wahrnehmung der bisherigen Theorien chemischer Reaktionen geschaffen, und viele Phänomene, die durch traditionelle chemische Reaktionstheorien nicht erklärt werden können, können möglicherweise durch den diffusen Reaktionsmechanismus erklärt werden, was das Verständnis der Natur chemischer Reaktionen weiter verbessern wird.“ " Der Akademiker Yang Xueming sagte: „Jeder Durchbruch in der Grundlagenforschung erweitert die Grenzen der menschlichen Erkenntnis und erweitert die menschlichen Wissensreserven.“