1月20日，從中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所傳出消息，該所楊學(xué)明院士、肖春雷研究員實驗團隊聯(lián)合張東輝院士、張兆軍副研究員理論團隊，在分子反應(yīng)動力學(xué)領(lǐng)域取得重要進展，通過控制分子化學(xué)鍵方向，實現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)的立體動力學(xué)精準(zhǔn)調(diào)控。
業(yè)內(nèi)專家表示，這項研究通過高精度的實驗和理論研究，驗證了通過氫分子量子態(tài)空間取向的操控，可以對化學(xué)反應(yīng)進行精細(xì)調(diào)控，表明了人類對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識和調(diào)控達(dá)到了一個新高度。
化學(xué)反應(yīng)無處不在。在化工生產(chǎn)過程中，工程師們通過添加催化劑、改變化學(xué)過程的溫度、壓力等宏觀參數(shù)，可以在一定程度上控制化學(xué)反應(yīng)，得到所需的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物。隨著人類對化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識不斷深入到原子分子尺度和量子態(tài)的層面，如何在微觀水平上進一步發(fā)展精確調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的原理和方法，成為許多科學(xué)家孜孜以求的目標(biāo)。
化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是原子、分子等微觀粒子相互碰撞并引發(fā)舊化學(xué)鍵斷裂、新化學(xué)鍵形成的過程。立體動力學(xué)效應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)中一個基礎(chǔ)而重要的問題，關(guān)注的是碰撞過程中反應(yīng)物分子的空間取向?qū)Ψ磻?yīng)過程有何影響。其根源在于反應(yīng)物分子并非簡單的質(zhì)點，而是有著具體的結(jié)構(gòu)和形狀。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”。一直以來，如何利用化學(xué)反應(yīng)中的立體動力學(xué)效應(yīng)，實現(xiàn)對化學(xué)反應(yīng)過程和結(jié)果的精細(xì)控制，是化學(xué)動力學(xué)研究中的前沿問題之一。
氫分子是最簡單的分子，并且是非極性雙原子分子，在與另一分子相互接近的過程中，不容易發(fā)生取向變化。因此，氫分子參與的基元化學(xué)反應(yīng)是研究立體動力學(xué)效應(yīng)的理想模型。但一直以來，人們難以在實驗上制備足夠數(shù)量的具有特定取向的氫分子，因此無法研究相關(guān)反應(yīng)中的立體動力學(xué)現(xiàn)象。
針對這個挑戰(zhàn)，楊學(xué)明、肖春雷研究團隊研制了高能量、單縱模納秒脈沖光參量振蕩放大器，實現(xiàn)了對氫分子的立體動力學(xué)調(diào)控。同時，為了理解其中的動力學(xué)過程，張東輝、張兆軍理論團隊開展了非絕熱量子動力學(xué)模擬，精確重現(xiàn)了實驗所觀測到的現(xiàn)象，并詳細(xì)分析了該反應(yīng)中存在的立體動力學(xué)效應(yīng)，揭示了量子干涉現(xiàn)象在垂直碰撞構(gòu)型反應(yīng)中發(fā)揮了重要的作用。
“之前的化學(xué)反應(yīng)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制，我們只能有一定的概率抽取到想要的結(jié)果?！睆垨|輝說，“但現(xiàn)在我們可以通過精確地控制，激發(fā)特定化學(xué)鍵并控制它的方向，直接得到自己想要的結(jié)果?！?/span>
中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會 中華人民共和國工業(yè)和信息化部 中華人民共和國應(yīng)急管理部 中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部 中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務(wù)部 中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會
江蘇省發(fā)展和改革委員會 江蘇省工業(yè)和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態(tài)環(huán)境廳 江蘇省科學(xué)技術(shù)廳 江蘇省商務(wù)廳 江蘇省應(yīng)急管理廳 江蘇省市場監(jiān)督管理局 江蘇省統(tǒng)計局
北京市化學(xué)工業(yè)協(xié)會 天津市石油和化工協(xié)會 遼寧省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 內(nèi)蒙古石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 重慶市石油與天然氣學(xué)會 河北省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 山西省化學(xué)工業(yè)協(xié)會 吉林省能源協(xié)會 黑龍江省石化行業(yè)協(xié)會 浙江省石油和化學(xué)工業(yè)行業(yè)協(xié)會 安徽省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 福建省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 江西省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 河南省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 湖北省石化行業(yè)協(xié)會 湖南省石油化學(xué)工業(yè)協(xié)會 廣東省石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會 海南省石油和化學(xué)工業(yè)行業(yè)協(xié)會 四川省化工行業(yè)協(xié)會 貴州省化學(xué)工業(yè)協(xié)會 云南省化工行業(yè)協(xié)會 陜西省經(jīng)濟聯(lián)合會 甘肅省石化工業(yè)協(xié)會 青海省化工協(xié)會
電話：協(xié)會：025-8799064 學(xué)會：025-86799482
會員服務(wù)部：025-86918841
信息部：025-86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業(yè)務(wù)經(jīng)營許可證：蘇B2-20110130
備案號：蘇ICP備13033418號-1
電話：025-8799064
會員服務(wù)部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
電話：025-86799482
會員服務(wù)部：86918841
信息部：86910067
傳真：025-83755381
郵箱：jshghyxh@163.com
郵編：210019
地址：南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
