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化學反應量子干涉新效應被發現
來源:中國化工報 發布時間:2020/5/19 10:04:14

  近日,中國科學院大連化學物理研究所的研究人員在最簡單的氫原子加氫分子同位素(H+HD→H2+D)的化學反應中,發現了新的量子干涉效應。這一發現將有助于科學家更深入地理解化學反應過程,豐富對化學反應的認識。


  在化學反應中,量子干涉現象是普遍存在的。但是,想要準確理解這些干涉產生的根源非常困難,因為這些干涉的圖樣復雜,而且在實驗上也難以精確分辨這些干涉圖樣的特征。


  H+H2及其同位素的反應是所有化學反應中最簡單的。該體系只涉及3個電子,比較容易精確計算出這3個原子在不同構型時的相互作用力。在此基礎上,通過求解相應的描述化學反應過程的薛定諤方程,就能夠實現分子反應動力學過程的計算機模擬,從而做到在微觀層次上深入理解化學反應過程。研究團隊在2019年先期理論研究工作中發現,在特定散射角度上,H+HD反應生成的產物H2的多少會隨碰撞能而呈現特別有規律的振蕩。


  針對這個有規律的振蕩現象,該團隊開展了理論結合實驗的詳細研究。通過改進的交叉分子束裝置,實現在較高碰撞能處對后向散射信號的精確測量,進一步發展了量子反應散射理論和利用拓撲學原理來分析化學反應發生途徑的方法。該項研究一方面再次揭示了原子、分子因碰撞而發生化學反應過程的量子性,另一方面也揭示了化學反應的途徑是復雜的。


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