Daļaņas Ķīmiskās fizikas institūts atklāj pirmo viesabonēšanas reakcijas kanālu ļoti satrauktā molekulu stāvoklī, izmantojot Dalian koherento gaismas staciju

Ķīmiskajās reakcijās difūzās reakcijas kā īpašs reakcijas mehānisma veids ir piesaistījušas plašu zinātnieku uzmanību. Ķīnas Zinātņu akadēmijas Daliānas Ķīmiskās fizikas institūts (turpmāk tekstā — DICP) ir atklājis pirmo viesabonēšanas reakcijas kanāla gadījumu molekulas ļoti ierosinātā stāvoklī, izmantojot Dalian koherento gaismas avotu, kas parāda viesabonēšanas universālumu. reakcijas mehānisms ķīmiskajās reakcijās un sniedz jaunu perspektīvu ķīmisko reakciju izpratnei un prognozēšanai.
Tiek ziņots, ka šo pētījuma rezultātu pabeidz pētnieka Juaņa Kaidžuna un Daļaņas Ķīmiskās fizikas institūta akadēmiķa Yang Xueming eksperimentālā grupa kopā ar pētnieka Fu Bina un akadēmiķa Džana Donghui teorētisko grupu, un rezultāti tika publicēti žurnālā. Zinātne 16. februārī pēc Pekinas laika.
Ķīmisko reakciju rašanās ir kā "iešana pāri kalnam". Tradicionālajā ķīmisko reakciju pārejas stāvokļu teorijā reakcija galvenokārt notiek pa minimālās enerģijas ceļu, tāpat kā "kalnā kāpējs" parasti atrod zemāko kores līniju un šķērso augstu kalnu, lai patērētu vismazāko enerģijas daudzumu. Dažās ķīmiskās reakcijās molekulas var "riņķot prom" no kalnu virsotņu perifērijas. No mikroskopiskā viedokļa atomi vai grupas uzreiz neatdalās no molekulām, bet drīzāk "karājas" pie molekulām, tālu un tuvu molekulām, gluži kā kosmosā "klejojošie" astronauti. "viesabonēšana" un galu galā veido produktu, kas atšķiras no tradicionālās ķīmiskās reakcijas, kas ir viesabonēšanas reakcija.
21. gadsimta sākumā zinātnieki pirmo reizi atklāja viesabonēšanas reakciju. Kopš tā laika difūzo reakciju mehānisma analīze ir ierobežota ar molekulu zemu elektronisko un pamata stāvokli. Dalian Coherent Light Source (DCLS) parādīšanās ir atrisinājusi problēmu. Dalian Coherent Light Source (DCLS) ir Ķīnas pirmais ekstrēmais ultravioleto brīvo elektronu lāzers, ko komanda izstrādājusi sadarbībā ar Šanhajas Lietišķās fizikas institūtu (SIAP), un tā ir pasaulē vienīgā brīvo elektronu lāzera lietotāja ierīce, kas darbojas ekstremālā ultravioletā starojuma apstākļos. viļņa garuma josla. Izvadot augstas spilgtuma, viļņa garuma regulējamu ekstremālo ultravioleto gaismu no Dalian koherentās gaismas avota, jebkura molekula var tikt ierosināta līdz noteiktam ļoti ierosinātam stāvoklim.
Pētnieka Yuan Kaijun un akadēmiķa Yang Xueming komanda daudzus gadus ir iesaistījusies molekulāro fotoķīmisko reakciju izpētē un vienmēr ir ticējusi molekulu viesabonēšanas reakciju esamībai ļoti satrauktā stāvoklī: "Izstrādājot Dalian koherento gaismas avotu mūsu komanda neatkarīgi iepriekš izstrādāja vairākus pētniecības virzienus, un starpzvaigžņu molekulārā fotoķīmija ir viens no tiem." Yuan Kaijun teica: "Var teikt, ka Dalian koherentais gaismas avots paver durvis molekulāro ļoti satraukto stāvokļu reakcijas mehānismu izpētei."
Komanda izmantoja Dalian koherento gaismas avotu, lai sagatavotu ļoti ierosinātas sēra dioksīda molekulas, un kopā ar pašu izstrādāto augstas izšķirtspējas jonu attēlveidošanas tehnoloģiju, lai pārbaudītu ierosinātā stāvokļa skābekļa produktu kvantu stāvokļa sadalījumu. Tika konstatēts, ka ierosinātā stāvokļa skābekļa produkti, ko rada sēra dioksīda molekulu disociācija 133 nm joslas tuvumā, uzrādīja divus vibrācijas kvantu stāvokļu sadalījumus.
Pēc tam pētnieces Bina Fu un akadēmiķa Donghui Zhang komanda precīzi reproducēja eksperimentāli novēroto fenomenu, izmantojot neatkarīgi izstrādātu augstas precizitātes ierosinātā stāvokļa potenciālās enerģijas virsmas konstruēšanas metodi un produkta kvantu stāvokļa izšķirtspējas kinētiskos aprēķinus, atklājot, ka sēra dioksīda molekulas augstā līmenī. ierosināts stāvoklis difūzās reakcijas laikā var radīt skābekļa produktus ar augstu vibrāciju dinamikas sadalījumu, savukārt parastais minimālās enerģijas ceļš rada tikai skābekļa produktus ar zemu vibrāciju dinamikas sadalījumu. Eksperimentālo un teorētisko rezultātu sakritība apstiprina ļoti ierosināta stāvokļa difūzās reakcijas kanāla esamību un parāda, ka ķīmiskajās reakcijās dominē difūzās reakcijas.
"Izmantojot šo pētījumu, mēs esam radījuši jaunu priekšstatu par iepriekšējām ķīmisko reakciju teorijām, un daudzas parādības, kas nav izskaidrotas ar tradicionālajām ķīmisko reakciju teorijām, var būt izskaidrojamas ar difūzās reakcijas mehānismu, kas veicinās turpmāku izpratni par ķīmisko reakciju būtību. " Akadēmiķis Yang Xueming teica: "Katrs fundamentālo pētījumu sasniegums paplašina cilvēka izziņas robežas un paplašina cilvēka zināšanu rezerves."