激发态和基态氟原子与D2化学反应的微分散射图像。

a)基态反应的实验结果；b)激发态反应的实验结果；

 c)基态反应的理论结果；d)激发态反应的理论结果。

 

8月24日出版的《科学》杂志发表了中科院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室1102课题组的最新研究成果(第317卷5841期1061-1064页)，这是该课题组继2003、2006之后第三次在《科学》上发表论文。杨学明和张东辉领导的研究小组利用实验室自行研制的先进的氢原子里德堡态飞行时间谱—交叉分子束仪器(国内独此一家)，观测到了F* + D2反应，发现在低碰撞能下激发态氟原子的反应性居然比基态氟高出很多，表明波恩-奥本海默近似的图像对于F+D2反应是不适用的。

 

“波恩-奥本海默近似”是理论化学最重要的近似，是确立分子势能面概念的前提条件，一般动力学理论研究都基于这个模型。根据“波恩-奥本海默近似”，激发态氟原子F*与D2化学反应是不应发生的。

 

由于氟原子束中激发态氟原子浓度和基态氟原子浓度的相对比例对于这项研究至关重要， 所以该课题组与中国科学技术大学国家同步辐射实验室的盛六四教授合作，采用了真空紫外同步辐射光直接电离方法对这一比例进行了精确的测量。 美国马里兰大学Alexander教授等人用多个耦合的精确势能面进行全量子散射的动力学计算，给出这一重要非绝热动力学过程的精确的物理图像。

 

非绝热动力学是目前分子反应动力学的一个热门课题，也是化学理论的前沿。这一研究成果是物理化学中的一项具有重要学术意义的突破，对于进一步理解这一重要化学激光体系的反应机理有相当重要的意义，同时也标志着我国在非绝热动力学研究方面处于国际前列。