中科大&大連化物所 Science:揭示電子角動量對反應動力學的影響

【引言】

分子反應動力學是在微觀層次上對化學反應過程進行動力學研究。發展至今，化學反應動力學的研究經歷了從產物量子振動態分辨率到轉動態分辨率的發展。然而，電子自旋-軌道作用在化學反應動力學中所扮演的角色依然是一個有趣且有待解決的問題。

【成果簡介】

近期，中科大的王興安和中科院大連化物所的楊學明、孫志剛（共同通訊作者）等人合作研究了具有分波共振的F+HD反應的動力學過程，并首次發現電子角動量對化學反應微分截面的影響。利用高分辨成像技術，研究人員在F + HD → HF + D反應中分波共振附近的微分截面中觀察到了特殊的馬蹄鐵形圖案。進一步地理論分析發現，這一特殊圖案源自于F原子的電子角動量效應能夠將單一的分波共振可以變成具有四重精細結構的分波共振，從而改變化學反應產物的角度分布。這一發現為“自旋-軌道相互作用影響反應動力學”提供了一個典型的案例。2021年02月26日，相關成果以題為“Quantum interference between spin-orbit split partial waves in the F + HD → HF + D reaction”的文章在線發表在Science上。

【圖文導讀】

圖1 碰撞能為2.10 kcal/mol水平的F + HD → HF + D反應中的D-原子產物

圖2 F + HD → HF + D反應的實驗和理論DCSs分析比較

圖3 HF產物通道的幾率函數

圖4 共振介導反應機制示意圖

圖5 HF通道的DCSs

文獻鏈接：Quantum interference between spin-orbit split partial waves in the F + HD → HF + D reaction（Science, 2021, DOI: 10.1126/science.abf4205）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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