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木虫 (职业作家)

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[交流] 中科院大化所在模式选择化学领域取得新进展

11月3日，中科院大连化物所分子反应动力学国家重点实验室刘舒博士、张东辉研究员在模式选择化学领域取得新进展，证实了H+H2O振动激发反应中的局域模式图像。相关研究成果发表在英国皇家化学学会的《化学科学》杂志上。

据了解，H+H2O→H2+OH及其同位素取代物作为最简单的模式选择反应得到了理论和实验的广泛研究。H2O分子有三种振动模式，在固有模式（normal mode）标记法下用量子数（v1, v2, v3）表示，分别对应着对称伸缩振动，弯曲振动和反对称伸缩振动模式。在对称和反对称伸缩振动中，两个OH键被同等的激发起来。

人们通常认为，H2O分子与入射的H原子反应断裂一个OH键之后，剩下的OH会保留振动激发。但是Richard N. Zare等人的实验发现，H原子与D2O反对称基频态(001)和(011)反应，得到的产物OD几乎没有振动激发。他们提出用局域模式（local mode）图像来解释，然而这个假定从未被理论研究证实。

研究人员首次在理论上对H+H2O初始基态、第一对称和反对称伸缩振动激发态反应进行了全维态-态量子动力学研究。计算并发现对称和反对称激发态反应表现的非常相似，更重要的是产生的OH都只有很小一部分在v=1振动态上，分布比例和基态与激发态的相对反应性非常接近，从而证实了local mode图像，入射的H原子倾向于和激发起来的OH反应，使得产物OH主要在基态。这项精确的理论工作进一步加深了对模式选择化学的重新认识和理解。

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