Inštitut za kemijsko fiziko Dalian odkril prvi gostujoči reakcijski kanal v visoko vznemirjenem stanju molekul z uporabo koherentne svetlobne postaje Dalian

V kemijskih reakcijah so difuzne reakcije kot posebna vrsta reakcijskega mehanizma pritegnile široko pozornost znanstvenikov. Inštitut za kemijsko fiziko Dalian, Kitajska akademija znanosti (v nadaljevanju DICP) je odkril prvi primer gostujočega reakcijskega kanala v visoko vzburjenem stanju molekule z uporabo koherentnega svetlobnega vira Dalian, ki dokazuje univerzalnost gostujočega reakcijskega kanala. reakcijski mehanizem pri kemijskih reakcijah in nudi nov pogled na razumevanje in napovedovanje kemijskih reakcij.
Poročajo, da je ta rezultat raziskave dokončala eksperimentalna ekipa raziskovalca Yuan Kaijuna in akademika Yanga Xueminga z inštituta za kemijsko fiziko Dalian, skupaj s teoretično ekipo raziskovalca Fu Bine in akademika Zhanga Donghuija, rezultati pa so bili objavljeni v reviji Znanost 16. februarja po pekinškem času.
Potek kemijskih reakcij je kot "čez goro". V tradicionalni teoriji kemijskih reakcij o prehodnem stanju reakcija v glavnem poteka po poti minimalne energije, tako kot "hribovski plezalec" običajno najde najnižjo črto grebena in prečka visoko goro, da bi porabil najmanj energije. V nekaterih kemijskih reakcijah lahko molekule "zakrožijo" stran od obrobja gorskih vrhov. Z mikroskopskega vidika se atomi ali skupine ne odtrgajo takoj od molekul, temveč se »zadržujejo« v bližini molekul, daleč stran in blizu molekul, tako kot astronavti »tavajo« v vesolju. "roaming", in sčasoma tvorijo drugačen produkt od tradicionalne kemične reakcije, ki je reakcija roaminga.
V začetku 21. stoletja so znanstveniki prvič odkrili reakcijo gostovanja. Od takrat je bila analiza mehanizma difuznih reakcij omejena na nizkoelektronska in osnovna stanja molekul. Pojav Dalian Coherent Light Source (DCLS) je rešil problem. Dalian Coherent Light Source (DCLS) je prvi kitajski ekstremni ultravijolični laser prostih elektronov, ki ga je razvila ekipa v sodelovanju s Šanghajskim inštitutom za uporabno fiziko (SIAP), in je edina uporabniška naprava laserja prostih elektronov na svetu, ki deluje v ekstremnem ultravijoličnem sevanju. pas valovne dolžine. Z oddajanjem ekstremne ultravijolične svetlobe visoke svetlosti, ki je nastavljiva na valovno dolžino, iz koherentnega svetlobnega vira Dalian je mogoče vsako molekulo vzbuditi v specifično visoko vzburjeno stanje.
Ekipa raziskovalca Yuana Kaijuna in akademika Yanga Xueminga se že vrsto let ukvarja z raziskavami molekularnih fotokemičnih reakcij in je vedno verjela v obstoj potejočih reakcij molekul v visoko vzburjenem stanju, "Pri razvoju koherentnega svetlobnega vira Dalian naša ekipa je vnaprej neodvisno določila več raziskovalnih smeri in medzvezdna molekularna fotokemija je ena izmed njih." Yuan Kaijun je dejal: "Lahko rečemo, da koherentni svetlobni vir Dalian odpira vrata raziskavam molekularnih visoko vzburjenih reakcijskih mehanizmov."
Ekipa je uporabila koherentni svetlobni vir Dalian za pripravo molekul žveplovega dioksida v visoko vznemirjenem stanju in v kombinaciji s samorazvito tehnologijo ionskega slikanja z visoko ločljivostjo preizkusila porazdelitev kvantnega stanja produktov kisika v vzbujenem stanju. Ugotovljeno je bilo, da so produkti kisika v vzbujenem stanju, ki nastanejo z disociacijo molekul žveplovega dioksida blizu pasu 133 nm, pokazali dve porazdelitvi vibracijskega kvantnega stanja.
Nato je ekipa raziskovalca Bina Fuja in akademika Donghuija Zhanga natančno poustvarila eksperimentalno opažen pojav z uporabo neodvisno razvite visoko natančne metode konstrukcije površine potencialne energije v vzbujenem stanju in kinetičnih izračunov ločljivosti kvantnega stanja produkta, kar je razkrilo, da so molekule žveplovega dioksida v visoki Vzbujeno stanje lahko ustvari kisikove produkte z visoko porazdelitvijo vibracijske dinamike z difuzno reakcijo, medtem ko običajna pot minimalne energije ustvari samo kisikove produkte z nizko porazdelitvijo vibracijske dinamike. Ujemanje med eksperimentalnimi in teoretičnimi rezultati potrjuje obstoj difuznega reakcijskega kanala v visoko vzbujenem stanju in kaže, da difuzne reakcije prevladujejo v kemijskih reakcijah.
"S to študijo smo ustvarili novo dojemanje prejšnjih teorij kemijskih reakcij in številne pojave, ki jih tradicionalne teorije kemijskih reakcij ne pojasnjujejo, je potencialno mogoče pojasniti z mehanizmom difuzne reakcije, kar bo izboljšalo nadaljnje razumevanje narave kemijskih reakcij. " Akademik Yang Xueming je dejal: "Vsak preboj v temeljnih raziskavah razširi meje človeške kognicije in razširi človeške zaloge znanja."