L'Istituto di fisica chimica di Dalian scopre il primo canale di reazione vagante in uno stato di molecole altamente eccitate utilizzando la stazione di luce coerente di Dalian

Nelle reazioni chimiche, le reazioni diffuse, in quanto tipo speciale di meccanismo di reazione, hanno attirato l'attenzione diffusa degli scienziati. L'Istituto di Fisica Chimica di Dalian, Accademia Cinese delle Scienze (di seguito denominato DICP) ha scoperto il primo caso di un canale di reazione vagante nello stato altamente eccitato di una molecola utilizzando la sorgente di luce coerente di Dalian, che dimostra l'universalità del canale di reazione vagante meccanismo di reazione nelle reazioni chimiche e fornisce una nuova prospettiva per comprendere e prevedere le reazioni chimiche.
È stato riferito che questo risultato della ricerca è stato completato dal gruppo sperimentale del ricercatore Yuan Kaijun e dell'accademico Yang Xueming dell'Istituto di fisica chimica di Dalian, insieme al gruppo teorico del ricercatore Fu Bina e dell'accademico Zhang Donghui, e i risultati sono stati pubblicati sulla rivista Scienza il 16 febbraio, ora di Pechino.
Il verificarsi di reazioni chimiche è come "andare oltre la montagna". Nella tradizionale teoria dello stato di transizione delle reazioni chimiche, la reazione segue principalmente il percorso di energia minima, proprio come uno "scalatore di montagna" trova solitamente la cresta più bassa e attraversa un'alta montagna per consumare la minima quantità di energia. In alcune reazioni chimiche, le molecole possono "allontanarsi" dalla periferia delle cime delle montagne. Da un punto di vista microscopico, gli atomi o gruppi non si staccano immediatamente dalle molecole, ma piuttosto "si aggirano" vicino alle molecole, lontano e vicino alle molecole, proprio come gli astronauti "vagano" nello spazio. "roaming", ed eventualmente formare un prodotto diverso dalla reazione chimica tradizionale, che è la reazione vagante.
All'inizio del 21° secolo gli scienziati hanno scoperto per la prima volta la reazione vagante. Da allora, l'analisi del meccanismo delle reazioni diffuse è stata limitata agli stati a basso contenuto elettronico e fondamentale delle molecole. L’emergere della Dalian Coherent Light Source (DCLS) ha risolto il problema. Il Dalian Coherent Light Source (DCLS) è il primo laser cinese a elettroni liberi nell'ultravioletto estremo sviluppato dal team in collaborazione con l'Istituto di fisica applicata di Shanghai (SIAP) ed è l'unico dispositivo laser a elettroni liberi al mondo che opera nell'ultravioletto estremo banda di lunghezze d'onda. Emettendo luce ultravioletta estrema ad alta luminosità e lunghezza d'onda sintonizzabile dalla sorgente di luce coerente di Dalian, qualsiasi molecola può essere eccitata in uno specifico stato altamente eccitato.
Il team formato dal ricercatore Yuan Kaijun e dall'accademico Yang Xueming è impegnato da molti anni nella ricerca sulle reazioni fotochimiche molecolari e ha sempre creduto nell'esistenza di reazioni vaganti di molecole nello stato altamente eccitato, "Quando si sviluppa la sorgente di luce coerente di Dalian il nostro team ha delineato in anticipo diverse direzioni di ricerca e la fotochimica molecolare interstellare è una di queste." Yuan Kaijun ha detto: "Si può dire che la sorgente di luce coerente di Dalian apre le porte allo studio della ricerca sui meccanismi di reazione molecolare a stati altamente eccitati".
Il team ha utilizzato la sorgente di luce coerente di Dalian per preparare molecole di biossido di zolfo in uno stato altamente eccitato e, in combinazione con la tecnologia di imaging ionico ad alta risoluzione sviluppata autonomamente, ha sondato la distribuzione dello stato quantistico dei prodotti di ossigeno nello stato eccitato. Si è scoperto che i prodotti dell'ossigeno nello stato eccitato generati dalla dissociazione delle molecole di anidride solforosa vicino alla banda di 133 nm mostravano due distribuzioni di stati quantici vibrazionali.
Successivamente, il team formato dal ricercatore Bina Fu e dall'accademico Donghui Zhang ha riprodotto accuratamente il fenomeno osservato sperimentalmente utilizzando il metodo di costruzione della superficie dell'energia potenziale dello stato eccitato ad alta precisione sviluppato in modo indipendente e calcoli cinetici della risoluzione dello stato quantico del prodotto, rivelando che le molecole di anidride solforosa nell'alto lo stato eccitato può generare prodotti di ossigeno con elevate distribuzioni di dinamica vibrazionale attraverso la reazione diffusa, mentre il percorso convenzionale di energia minima genera solo prodotti di ossigeno con distribuzioni di dinamica vibrazionale bassa. L'accordo tra i risultati sperimentali e teorici conferma l'esistenza del canale di reazione diffusa nello stato altamente eccitato e mostra che le reazioni diffuse sono prevalenti nelle reazioni chimiche.
"Attraverso questo studio, abbiamo generato una nuova percezione delle precedenti teorie sulle reazioni chimiche, e molti fenomeni non spiegati dalle tradizionali teorie sulle reazioni chimiche possono potenzialmente essere spiegati dal meccanismo di reazione diffusa, che migliorerà ulteriormente la comprensione della natura delle reazioni chimiche. " L'accademico Yang Xueming ha affermato: "Ogni svolta nella ricerca di base espande i confini della cognizione umana ed espande le riserve di conoscenza umana".