L'Institut de Física Química de Dalian descobreix el primer canal de reacció en itinerància en un estat de molècules molt excitat mitjançant l'estació de llum coherent de Dalian

En les reaccions químiques, les reaccions difuses, com a tipus especial de mecanisme de reacció, han atret l'atenció generalitzada dels científics. L'Institut de Física Química de Dalian, l'Acadèmia Xinesa de Ciències (d'ara endavant, DICP) ha descobert el primer cas d'un canal de reacció d'itinerància en l'estat altament excitat d'una molècula utilitzant la Font de llum coherent de Dalian, que demostra la universalitat de la itinerància. mecanisme de reacció en reaccions químiques, i proporciona una nova perspectiva per entendre i predir les reaccions químiques.
S'informa que aquest resultat de la investigació el completa l'equip experimental de l'investigador Yuan Kaijun i l'acadèmic Yang Xueming de l'Institut de Física Química de Dalian, juntament amb l'equip teòric de l'investigador Fu Bina i l'acadèmic Zhang Donghui, i els resultats es van publicar a la revista. Ciència el 16 de febrer, hora de Pequín.
L'aparició de reaccions químiques és com "anar per la muntanya". En la teoria tradicional de l'estat de transició de les reaccions químiques, la reacció segueix principalment el camí de l'energia mínima, de la mateixa manera que un "alpinista" sol trobar la línia de cresta més baixa i travessa una muntanya alta per consumir la menor quantitat d'energia. En algunes reaccions químiques, les molècules poden "allunyar-se" de la perifèria dels cims de les muntanyes. Des d'un punt de vista microscòpic, els àtoms o grups no es separen immediatament de les molècules, sinó que "penen" a prop de les molècules, lluny i a prop de les molècules, igual que els astronautes "vagant" per l'espai. "roaming", i eventualment formen un producte diferent de la reacció química tradicional, que és la reacció d'itinerància.
A principis del segle XXI, els científics van descobrir per primera vegada la reacció d'itinerància. Des d'aleshores, l'anàlisi del mecanisme de les reaccions difuses s'ha limitat als estats de baix nivell electrònic i fonamental de les molècules. L'aparició de la font de llum coherent de Dalian (DCLS) ha resolt el problema. La font de llum coherent de Dalian (DCLS) és el primer làser d'electrons lliures ultraviolats extrems de la Xina desenvolupat per l'equip en col·laboració amb l'Institut de Física Aplicada de Xangai (SIAP) i és l'únic dispositiu d'usuari d'electrons lliures del món que funciona a l'ultraviolat extrem. banda de longitud d'ona. Mitjançant l'emissió de llum ultraviolada extrema d'alta brillantor i longitud d'ona ajustable a partir de la font de llum coherent de Dalian, qualsevol molècula es pot excitar a un estat d'excitació específic.
L'equip de l'investigador Yuan Kaijun i l'acadèmic Yang Xueming s'ha dedicat a la investigació de reaccions fotoquímiques moleculars durant molts anys i sempre ha cregut en l'existència de reaccions itinerants de molècules en estat molt excitat, "Quan es desenvolupa la font de llum coherent de Dalian. el nostre equip va establir de manera independent diverses direccions de recerca per endavant, i la fotoquímica molecular interestel·lar és una d'elles". Yuan Kaijun va dir: "Es pot dir que la Font de Llum Coherent de Dalian obre la porta a l'estudi de la investigació de mecanismes de reacció d'estat molt excitat molecular".
L'equip va utilitzar la font de llum coherent de Dalian per preparar molècules de diòxid de sofre en estat altament excitat i es va combinar amb la tecnologia d'imatge iònica d'alta resolució desenvolupada per si mateix per investigar la distribució de l'estat quàntic dels productes d'oxigen en estat excitat. Es va trobar que els productes d'oxigen en estat excitat generats per la dissociació de molècules de diòxid de sofre prop de la banda de 133 nm mostraven dues distribucions d'estat quàntic vibracional.
Posteriorment, l'equip de l'investigador Bina Fu i l'acadèmic Donghui Zhang van reproduir amb precisió el fenomen observat experimentalment mitjançant el mètode de construcció de superfícies d'energia potencial d'estat excitat d'alta precisió desenvolupat de manera independent i càlculs cinètics de la resolució de l'estat quàntic del producte, revelant que les molècules de diòxid de sofre en l'alt nivell. L'estat excitat pot generar productes d'oxigen amb distribucions de dinàmica vibracional elevades a través de la reacció difusa, mentre que la via d'energia mínima convencional només genera productes d'oxigen amb distribucions de dinàmica vibracional baixa. L'acord entre els resultats experimentals i teòrics confirma l'existència del canal de reacció difús d'estat altament excitat i mostra que les reaccions difuses són freqüents en les reaccions químiques.
"A través d'aquest estudi, hem generat una nova percepció de les teories anteriors de les reaccions químiques, i molts fenòmens no explicats per les teories tradicionals de les reaccions químiques es poden explicar potencialment pel mecanisme de reacció difús, que millorarà la comprensió de la naturalesa de les reaccions químiques. " L'acadèmic Yang Xueming va dir: "Cada avenç en la investigació bàsica amplia els límits de la cognició humana i amplia les reserves de coneixement humà".