Dalian Institute of Chemical Physics otkrio prvi lutajući reakcijski kanal u visoko pobuđenom stanju molekula pomoću Dalian Coherent Light Station

U kemijskim reakcijama, difuzne reakcije, kao posebna vrsta reakcijskog mehanizma, privukle su široku pozornost znanstvenika. Dalian Institut za kemijsku fiziku Kineske akademije znanosti (u daljnjem tekstu DICP) otkrio je prvi slučaj lutajućeg reakcijskog kanala u visoko pobuđenom stanju molekule pomoću Dalian koherentnog izvora svjetlosti, što pokazuje univerzalnost lutajućeg reakcijskog kanala. mehanizam reakcije u kemijskim reakcijama, te pruža novu perspektivu za razumijevanje i predviđanje kemijskih reakcija.
Objavljeno je da je ovaj rezultat istraživanja dovršio eksperimentalni tim istraživača Yuan Kaijun i akademik Yang Xueming s Dalian Instituta za kemijsku fiziku, zajedno s teoretskim timom istraživača Fu Bina i akademika Zhang Donghuija, a rezultati su objavljeni u časopisu Znanost 16. veljače po pekinškom vremenu.
Pojava kemijskih reakcija je kao "preko planine". U tradicionalnoj teoriji prijelaznog stanja kemijskih reakcija, reakcija uglavnom slijedi put minimalne energije, baš kao što "planinar" obično pronalazi najnižu liniju grebena i prelazi visoku planinu kako bi potrošio najmanju količinu energije. U nekim kemijskim reakcijama, molekule mogu "kružiti" od periferije planinskih vrhova. S mikroskopske točke gledišta, atomi ili skupine ne odvajaju se odmah od molekula, već se "motaju" u blizini molekula, daleko i blizu molekula, baš poput astronauta koji "lutaju" svemirom. "lutanju", i na kraju stvaraju drugačiji produkt od tradicionalne kemijske reakcije, a to je reakcija lutanja.
Početkom 21. stoljeća znanstvenici su prvi put otkrili reakciju na roaming. Od tada je analiza mehanizma difuznih reakcija ograničena na niskoelektronička i osnovna stanja molekula. Pojava Dalian Coherent Light Source (DCLS) riješila je problem. Dalian Coherent Light Source (DCLS) prvi je kineski laser slobodnih elektrona s ekstremnim ultraljubičastim zračenjem koji je razvio tim u suradnji sa Šangajskim institutom za primijenjenu fiziku (SIAP) i jedini je korisnički uređaj s laserom slobodnih elektrona na svijetu koji radi u ekstremnom ultraljubičastom zračenju. pojas valnih duljina. Izlaskom ekstremne ultraljubičaste svjetlosti visoke svjetline, podesive valne duljine iz Dalian koherentnog izvora svjetlosti, bilo koja se molekula može pobuditi u određeno visoko pobuđeno stanje.
Tim istraživača Yuan Kaijuna i akademika Yang Xueminga godinama se bavi istraživanjem molekularnih fotokemijskih reakcija i uvijek je vjerovao u postojanje lutajućih reakcija molekula u visoko pobuđenom stanju, "Prilikom razvoja Dalian koherentnog izvora svjetlosti naš je tim neovisno unaprijed postavio nekoliko smjerova istraživanja, a međuzvjezdana molekularna fotokemija jedan je od njih." Yuan Kaijun je rekao: "Može se reći da Dalian koherentni izvor svjetlosti otvara vrata proučavanju molekularnih istraživanja mehanizma reakcije visoko pobuđenog stanja."
Tim je koristio Dalian Coherent Light Source za pripremu molekula sumpornog dioksida u visoko pobuđenom stanju, te u kombinaciji sa samorazvijenom ionskom slikovnom tehnologijom visoke razlučivosti za ispitivanje distribucije kvantnog stanja produkata kisika u pobuđenom stanju. Utvrđeno je da produkti kisika u pobuđenom stanju generirani disocijacijom molekula sumpornog dioksida u blizini vrpce od 133 nm pokazuju dvije distribucije vibracijskog kvantnog stanja.
Naknadno je tim istraživača Bina Fua i akademika Donghuija Zhanga točno reproducirao eksperimentalno promatrani fenomen koristeći neovisno razvijenu visokopreciznu metodu konstrukcije površine potencijalne energije pobuđenog stanja i kinetičke proračune rezolucije kvantnog stanja produkta, otkrivajući da su molekule sumpornog dioksida u visokom pobuđeno stanje može generirati produkte kisika s visokom distribucijom vibracijske dinamike kroz difuznu reakciju, dok konvencionalni put minimalne energije stvara samo produkte kisika s distribucijom niske vibracijske dinamike. Podudarnost između eksperimentalnih i teoretskih rezultata potvrđuje postojanje kanala difuzne reakcije u visoko pobuđenom stanju i pokazuje da difuzne reakcije prevladavaju u kemijskim reakcijama.
"Kroz ovu studiju stvorili smo novu percepciju prijašnjih teorija kemijskih reakcija, a mnogi fenomeni neobjašnjeni tradicionalnim teorijama kemijskih reakcija mogu se potencijalno objasniti mehanizmom difuzne reakcije, što će poboljšati daljnje razumijevanje prirode kemijskih reakcija. " Akademik Yang Xueming rekao je: "Svaki napredak u temeljnom istraživanju proširuje granice ljudske spoznaje i proširuje rezerve ljudskog znanja."