Institutul de Fizică Chimică Dalian descoperă primul canal de reacție de roaming în stare extrem de excitată a moleculelor folosind stația de lumină coerentă Dalian

În reacțiile chimice, reacțiile difuze, ca tip special de mecanism de reacție, au atras atenția pe scară largă din partea oamenilor de știință. Institutul de Fizică Chimică Dalian, Academia Chineză de Științe (denumită în continuare DICP) a descoperit primul caz de canal de reacție de roaming în starea extrem de excitată a unei molecule prin utilizarea sursei de lumină coerentă Dalian, care demonstrează universalitatea roamingului. mecanism de reacție în reacțiile chimice și oferă o nouă perspectivă pentru înțelegerea și prezicerea reacțiilor chimice.
Se raportează că acest rezultat al cercetării este finalizat de echipa experimentală a cercetătorului Yuan Kaijun și a academicianului Yang Xueming de la Institutul de Fizică Chimică Dalian, împreună cu echipa teoretică a cercetătorului Fu Bina și a academicianului Zhang Donghui, iar rezultatele au fost publicate în jurnal. Știința pe 16 februarie, ora Beijingului.
Apariția reacțiilor chimice este ca „mersul peste munte”. În teoria tradițională a stării de tranziție a reacțiilor chimice, reacția urmează în principal calea energiei minime, la fel cum un „alpinist” găsește de obicei cea mai joasă linie de creastă și traversează un munte înalt pentru a consuma cea mai mică cantitate de energie. În unele reacții chimice, moleculele se pot „întoarce” de la periferia vârfurilor muntoase. Din punct de vedere microscopic, atomii sau grupurile nu se desprind imediat de molecule, ci mai degrabă „atârnă” lângă molecule, departe și aproape de molecule, la fel ca astronauții care „rătăcesc” în spațiu. „roaming”, și în cele din urmă formează un produs diferit de reacția chimică tradițională, care este reacția de roaming.
La începutul secolului al XXI-lea, oamenii de știință au descoperit pentru prima dată reacția de roaming. De atunci, analiza mecanismului reacțiilor difuze a fost limitată la stările electronice scăzute și de bază ale moleculelor. Apariția sursei de lumină coerentă Dalian (DCLS) a rezolvat problema. Sursa de lumină coerentă Dalian (DCLS) este primul laser cu electroni liberi ultraviolete extreme din China, dezvoltat de echipă în colaborare cu Institutul de Fizică Aplicată din Shanghai (SIAP) și este singurul dispozitiv laser cu electroni liberi din lume care operează în ultraviolete extreme. banda de lungime de unda. Prin emiterea de lumină ultravioletă extremă de înaltă luminozitate, reglabilă la lungimea de undă de la Sursa de lumină coerentă Dalian, orice moleculă poate fi excitată într-o stare specifică foarte excitată.
Echipa formată din cercetătorul Yuan Kaijun și academicianul Yang Xueming a fost implicată în cercetarea reacțiilor fotochimice moleculare de mulți ani și a crezut întotdeauna în existența reacțiilor de roaming ale moleculelor în stare extrem de excitată, „Când dezvolta Sursa de lumină coerentă Dalian echipa noastră a stabilit în mod independent mai multe direcții de cercetare în avans, iar fotochimia moleculară interstelară este una dintre ele.” Yuan Kaijun a spus: „Se poate spune că Sursa de lumină coerentă Dalian deschide ușa către studiul cercetării mecanismului de reacție în stare de excitație moleculară”.
Echipa a folosit sursa de lumină coerentă Dalian pentru a prepara molecule de dioxid de sulf în stare foarte excitată și s-a combinat cu tehnologia de imagistică ionică de înaltă rezoluție dezvoltată de sine pentru a sonda distribuția stării cuantice a produselor de oxigen în stare excitată. S-a descoperit că produșii de oxigen în stare excitată generați de disociarea moleculelor de dioxid de sulf în apropierea benzii de 133 nm au prezentat două distribuții de stare cuantică vibrațională.
Ulterior, echipa de cercetători Bina Fu și academicianul Donghui Zhang a reprodus cu acuratețe fenomenul observat experimental, utilizând metoda de construcție a suprafeței cu energie potențială în stare excitată de înaltă precizie dezvoltată independent și calcule cinetice ale rezoluției stării cuantice a produsului, dezvăluind că moleculele de dioxid de sulf în nivel ridicat. starea excitată poate genera produse de oxigen cu distribuții de dinamică vibrațională ridicată prin reacția difuză, în timp ce calea de energie minimă convențională generează numai produse de oxigen cu distribuții de dinamică vibrațională scăzută. Concordanța dintre rezultatele experimentale și cele teoretice confirmă existența canalului de reacție difuză în stare foarte excitată și arată că reacțiile difuze sunt predominante în reacțiile chimice.
„Prin acest studiu, am generat o nouă percepție a teoriilor anterioare ale reacțiilor chimice și multe fenomene neexplicate de teoriile tradiționale ale reacțiilor chimice pot fi explicate potențial prin mecanismul de reacție difuză, care va îmbunătăți înțelegerea în continuare a naturii reacțiilor chimice. " Academicianul Yang Xueming a spus: „Fiecare descoperire în cercetarea de bază extinde granițele cunoașterii umane și extinde rezervele de cunoștințe umane”.