科學家實現化學反應的立體動力學精準調控

2023-1-15 18:00:40    來源：新華社

　　新華社沈陽1月14日電　如何精確調控化學反應是化學科學研究的核心目標之一。近日，中國科學院大連化學物理研究所楊學明院士、肖春雷研究員實驗團隊聯合張東輝院士、張兆軍副研究員理論團隊，在這一研究方向上取得重要進展，通過控製分子化學鍵方向，實現了化學反應的立體動力學精準調控。相關成果日前在國際學術期刊《科學》發表。

　　立體動力學效應是化學反應中一個基礎而重要的問題，關注的是碰撞過程中反應物分子的空間取向對反應過程有何影響。例如，氫分子由兩個氫原子通過共價鍵連接形成，就像一個“啞鈴”。當另一個反應物與氫分子發生碰撞時，它從氫分子的一端發起攻擊，或者直接攻擊氫分子的共價鍵，這兩種情況的反應幾率和相應的動力學過程可能會表現出明顯的差別。一直以來，如何利用化學反應中的立體動力學效應，實現對化學反應過程和結果的精細控製，是化學動力學研究中的前沿問題之一。

　　氫分子參與的基元化學反應是研究立體動力學效應的理想模型。但一直以來，人們難以在實驗上製備足夠數量的具有特定取向的氫分子，因此難以開展相關研究。

　　針對這個挑戰，楊學明、肖春雷實驗團隊研製了高能量、單縱模納秒脈衝光參量振蕩放大器，實現了對氫分子的立體動力學調控。實驗團隊仔細測量了在三個碰撞能量下，兩種不同構型的氫氘分子與氫原子的反應結果，發現產生的氫分子的量子態和散射角度分布存在顯著的立體動力學差異。張東輝、張兆軍理論團隊詳細分析了該反應中的立體動力學效應，揭示了量子幹涉現象在垂直碰撞構型反應中發揮的重要作用。

　　“之前的化學反應研究可能像‘抽盲盒’，它是由本來的量子屬性決定好的，科研人員不能隨便控製，我們隻能有一定的概率抽取到想要的結果。”張東輝說，“現在，我們可以通過精確控製，激發特定化學鍵並控製它的方向，直接得到自己想要的結果。”

（記者　王瑩、張泉）

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