2月16日，國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》發(fā)表我國科研人員在化學(xué)研究領(lǐng)域的一項新突破。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的科研團隊利用國家重大科研儀器設備大連相干光源發(fā)現了首例分子高激發(fā)態(tài)的漫游反應通道，表明了漫游反應機理在化學(xué)反應中的普適性，為理解和預測化學(xué)反應提供了新的視角。

在傳統的化學(xué)反應過(guò)渡態(tài)理論中，反應主要沿著(zhù)最小能量路徑進(jìn)行，就像“登山者”通常要找到最低的山脊線(xiàn)越過(guò)高山一樣，以此消耗最少的能量。在某些化學(xué)反應中，分子可能會(huì )從山峰外圍“繞遠”，從微觀(guān)的角度看，原子或者基團不會(huì )立即從分子中斷開(kāi)，而是在分子附近“晃蕩”，忽遠忽近，就像宇航員在太空“漫游”一樣，最終形成與傳統化學(xué)反應不同的產(chǎn)物，這就是漫游反應。21世紀初，科學(xué)家第一次發(fā)現漫游反應，但是分子達到高激發(fā)態(tài)時(shí)是否存在漫游反應一直未得到證實(shí)。

我國科研團隊利用大連相干光源制備了高激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子，并結合自主研制的高分辨離子成像技術(shù)探測了激發(fā)態(tài)氧氣產(chǎn)物的量子態(tài)分布。實(shí)驗發(fā)現，二氧化硫分子在133納米波段附近解離產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)氧氣產(chǎn)物呈現兩種振動(dòng)量子態(tài)分布。隨后，傅碧娜研究員和張東輝院士團隊利用自主發(fā)展的高精度激發(fā)態(tài)勢能面構建方法和產(chǎn)物量子態(tài)分辨的動(dòng)力學(xué)計算，精確重現了實(shí)驗所觀(guān)測到的現象，揭示了高激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子可以通過(guò)漫游反應產(chǎn)生高振動(dòng)態(tài)分布的氧氣產(chǎn)物，而傳統的高速絞線(xiàn)機最小能量路徑只產(chǎn)生低振動(dòng)態(tài)分布的氧氣產(chǎn)物。實(shí)驗和理論結果的一致，證實(shí)了高激發(fā)態(tài)漫游反應通道的存在，表明了漫游反應在化學(xué)反應中普遍存在。

通過(guò)這項研究，科研人員對以往化學(xué)反應的理論產(chǎn)生了新的認知，很多傳統化學(xué)反應理論無(wú)法解釋的現象都有可能用漫游反應機理得到解釋?zhuān)@將提升人們對化學(xué)反應本質(zhì)的進(jìn)一步理解。