华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室杨涛研究员与美国科学家、中科院新疆天文台李小虎研究员合作的一项交叉型研究成果近日发表于《美国国家科学院院刊》。

近年来，各国加强了空间探索科学的部署力度，诸如Herschel太空望远镜， ALMA射电望远镜，中国贵州FAST射电望远镜，上海天马单口射电望远镜，新疆QTT全向可动射电望远镜等等。但在大规模望远镜建设及其庞大观测数据爆发式增长的同时，与之相关的分子光谱与分子动力学实验发展却相对薄弱，导致天文观测与天体建模缺乏相应的数据输入。

研究人员以富碳AGB恒星拱星包层中c-SiC3为实验研究对象，通过原子分子物理方法制备窄速度分布的超声原子和分子束：Si(3P)、Si(1D)和SiH(X2Π)，并使其与丙二烯或丙炔进行单分子碰撞，生成的中性产物由可旋转的超高真空Daly-type探测器电离捕获。实验发现，含硅的三种原子或分子束与丙二烯或丙炔的气相分子反应动力学结果截然不同，其中Si(1D)与丙二烯或丙炔碰撞生成的H2解离产物SiC3H2分子为主要贡献。之后，课题组对该实验中的反应物、中间态、过渡态和最终产物进行了几何优化和频率计算，并获得高精度的相对能量与反应势垒(3-4 kJ mol-1)，以及分子解离通道比和在Lyman-α光子作用下生成c-SiC3分子等的光解通道。最终，研究人员使用天体化学模型以及UDfA数据库发现c-SiC3分子及其同分异构体在以上新机理作用下的柱密度有显著的提高，修正了AGB恒星拱星包层中SiC3、SiC4等分子观测与建模不符的结论。

专家表示，这项工作提出了一种新颖的结合原子分子物理与反应动力学方法研究小分子在富碳恒星天体环境中的分子动力学机制，不仅揭示了AGB恒星拱星包层中c-SiC3等含硅分子的中性-中性反应机理之谜，更为天文观测与建模中一系列特殊结构分子的反应动力学研究提供了独特新颖的思路。

相关论文信息:https://www.pnas.org/content/early/2019/06/25/1810370116