(節(jié)選)
2008年,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所楊學(xué)明研究員領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)小組在非絕熱過程動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。在《2009科學(xué)發(fā)展報(bào)告》中,該所的戴東旭研究員和楊學(xué)明研究員以“氯加氫化學(xué)反應(yīng)中玻恩-奧本海默近似的適用性”為題,撰文對(duì)這一研究成果作了簡(jiǎn)要介紹。
文章首先詳細(xì)介紹了研究背景。玻恩—奧本海默近似(后文簡(jiǎn)稱BO近似)又稱絕熱近似,是分子結(jié)構(gòu)、凝聚態(tài)物理、量子化學(xué)以及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域里廣泛使用的基本理論近似和出發(fā)點(diǎn)。BO近似要求化學(xué)反應(yīng)只能在單一的勢(shì)能面上進(jìn)行,但在真實(shí)的化學(xué)過程中,多個(gè)勢(shì)能面之間的相互作用和交叉很多時(shí)候是非常重要的。由于絕熱近似的重要性,所以通過精確的實(shí)驗(yàn)和理論研究化學(xué)過程中的非絕熱效應(yīng)來判斷絕熱近似的適用程度和范圍具有重要的意義。氯原子和氫分子的反應(yīng)是大氣化學(xué),環(huán)境化學(xué)和光化學(xué)中的一個(gè)基本過程。近年來,關(guān)于非絕熱效應(yīng)在Cl + H2反應(yīng)中貢獻(xiàn)大小的爭(zhēng)論成了一個(gè)備受關(guān)注和爭(zhēng)議的課題。
文章隨后介紹了楊學(xué)明小組的主要研究方法和研究成果。為了解決上述爭(zhēng)議,研究人員利用里德堡態(tài)氫原子飛行時(shí)間譜—交叉分子束儀器,對(duì)氯加氫的反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,盡管BO近似在這一反映中在低碰撞能下是失效的,但在高碰撞能下仍然有效。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果和另一些科學(xué)家理論計(jì)算的結(jié)果吻合得相當(dāng)好,意味著當(dāng)前在三原子非絕熱動(dòng)力學(xué)的理論研究方面已經(jīng)達(dá)到了非常高的精度。
這一成果解決了長期以來極具爭(zhēng)議性的Cl + H2反應(yīng)中激發(fā)態(tài)和基態(tài)相對(duì)反應(yīng)性的問題,在非絕熱過程動(dòng)力學(xué)研究中具有重要學(xué)術(shù)意義,主要研究成果于2008年發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上。(摘自中國科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報(bào)告”課題組撰寫的《2009科學(xué)發(fā)展報(bào)告》)
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