大连化物所在模式选择化学领域取得新进展

发布日期：2015-11-05 来源： 大连化学物理研究所 浏览次数：2793

近日，中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室在化学方面取得进展，证实了H H2O振动激发反应中的局域模式图像。

近日，中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室博士刘舒、研究员张东辉在模式选择化学领域取得新进展，证实了H H2O振动激发反应中的局域模式图像。相关研究成果以A local mode picture for H atom reaction with vibrationally excited H2O: A full dimensional state-to-state quantum dynamics investigation 为题在线发表在Chemical Science 杂志上。

　　 H H2O→H2 OH及其同位素取代物作为最简单的模式选择反应得到了理论和实验的广泛研究。在固有模式（normal mode）图像中，H2O分子的对称（symmetric）和反对称（asymmetric）伸缩激发态以不同的方式振动，并且两个OH键被同等地激发起来。所以人们通常认为，H2O分子与入射的H原子反应断裂一个OH键之后，剩下的OH会保留振动激发。但是Richard N. Zare等人的实验发现，D2O反对称伸缩基频态(001)和(011)得到的产物OD几乎没有振动激发（J. Phys. Chem. 97, 2204 (1993)）。他们提出用局域模式（local mode）图像来解释，然而这个假定从未被理论研究证实。

　　大连化物所研究人员首次在理论上对H H2O初始基态、第一对称和反对称伸缩振动激发态反应进行了全维态-态量子动力学研究。计算发现对称和反对称激发态反应表现非常相似，更重要的是产生的OH都只有很小一部分在v=1态上，分布比例和基态与激发态的相对反应性非常接近，从而证实了local mode图像，以及不反应的OH键在反应中作为旁观者。在local mode图像中，(100)和(001)态可以看作局域伸缩的线性组合，入射的H原子倾向于激发起来的OH反应，使得产物OH主要在基态。这项精确的理论工作进一步加深了对模式选择化学的理解。