【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，精密測量院理論與計算化學研究組副研究員宋宏偉與清華大學教授寧傳剛團隊、新墨西哥大學教授郭華合作，利用FNH3-負離子偶極束縛態(tài)的自脫附現(xiàn)象，成功觀測到F + NH3反應過渡態(tài)附近弱弗蘭克-康登區(qū)域的束縛態(tài)和Feshbach共振態(tài)，為研究反應過渡態(tài)提供了全新的觀測手段。相關研究成果發(fā)表在國際學術期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上。
 

　　化學反應過渡態(tài)決定了化學反應的基本特性。對于多數(shù)化學反應，反應過渡態(tài)的壽命非常短，實驗觀測非常困難，因此，直接觀測反應過渡態(tài)被認為是化學研究中的一個“圣杯”。 共振態(tài)是反應體系在過渡態(tài)區(qū)域形成的具有一定壽命的準束縛態(tài)，它為研究化學反應在過渡態(tài)附近的行為提供契機，因而可以通過研究共振態(tài)的結構與動力學揭示化學反應的微觀機理。
 

　　該工作提出一種表征反應過渡態(tài)弱弗蘭克-康登區(qū)域的新方法(圖1)。與直接光脫附實驗不同，基于負離子偶極束縛態(tài)的光譜技術可以顯著增強弱弗蘭克-康登區(qū)域的譜學特征。他們利用該方法成功探測到F + NH3反應路徑上一系列新的束縛態(tài)和Feshbach共振態(tài)，并結合高精度的量子動力學計算對這些量子態(tài)進行了標記(圖2)。由于極性分子在自然界中很常見，偶極束縛態(tài)廣泛存在于極性分子之中，這一基于負離子偶極束縛態(tài)觀測反應過渡態(tài)的新方法將極大地豐富我們對于化學反應動力學的認識。
 

　　Feshbach共振態(tài)是一種非常特殊的量子動力學現(xiàn)象，其表征需要結合高分辨率的實驗和高精度的量子動力學計算。宋宏偉副研究員一直致力于多原子分子反應的過渡態(tài)光譜研究，發(fā)展了嚴格的量子動力學模型，為實現(xiàn)多原子分子反應過渡態(tài)光譜的精確表征提供了理論基礎。此前，該方法用于研究FNH3−負離子的直接光脫附過程，上述工作是過渡態(tài)光譜系列工作的又一標志性成果。
 

　　相關研究成果以“Probing the activated complex of the F+NH3 reaction via a dipole-bound state”為題發(fā)表在國際著名學術期刊《自然-通訊》上，在本項工作中宋宏偉負責理論計算與分析，宋宏偉和寧傳剛為共同通訊作者。
 

FNH3-負離子直接光脫附和自脫附過程示意圖
 

實驗測量(黑色)與理論計算(紅色)的FNH3-光脫附譜
 

　　該研究得到了基金委創(chuàng)新研究群體項目和面上項目的資助。