(節(jié)選)
2008年,中國科學院大連化學物理研究所楊學明研究員領(lǐng)導的實驗小組在非絕熱過程動力學研究領(lǐng)域取得了突破性進展。在《2009科學發(fā)展報告》中,該所的戴東旭研究員和楊學明研究員以“氯加氫化學反應中玻恩-奧本海默近似的適用性”為題,撰文對這一研究成果作了簡要介紹。
文章首先詳細介紹了研究背景。玻恩—奧本海默近似(后文簡稱BO近似)又稱絕熱近似,是分子結(jié)構(gòu)、凝聚態(tài)物理、量子化學以及化學反應動力學等學科領(lǐng)域里廣泛使用的基本理論近似和出發(fā)點。BO近似要求化學反應只能在單一的勢能面上進行,但在真實的化學過程中,多個勢能面之間的相互作用和交叉很多時候是非常重要的。由于絕熱近似的重要性,所以通過精確的實驗和理論研究化學過程中的非絕熱效應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是大氣化學,環(huán)境化學和光化學中的一個基本過程。近年來,關(guān)于非絕熱效應在Cl + H2反應中貢獻大小的爭論成了一個備受關(guān)注和爭議的課題。
文章隨后介紹了楊學明小組的主要研究方法和研究成果。為了解決上述爭議,研究人員利用里德堡態(tài)氫原子飛行時間譜—交叉分子束儀器,對氯加氫的反應進行實驗研究。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。該實驗結(jié)果和另一些科學家理論計算的結(jié)果吻合得相當好,意味著當前在三原子非絕熱動力學的理論研究方面已經(jīng)達到了非常高的精度。
這一成果解決了長期以來極具爭議性的Cl + H2反應中激發(fā)態(tài)和基態(tài)相對反應性的問題,在非絕熱過程動力學研究中具有重要學術(shù)意義,主要研究成果于2008年發(fā)表在美國《科學》雜志上。(摘自中國科學院“科學發(fā)展報告”課題組撰寫的《2009科學發(fā)展報告》)
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