本报讯 日前，中科院大连化物所分子反应重点实验室研究员张东辉、杨学明等通过计算得到第一个四原子反应体系的全维精确微分截面，并首次与高精确度实验交叉分子束实验结果完全吻合，实现从三原子到四原子体系精确量子动力学的跨越，新成果发表在最近出版的美国《科学》杂志上。

 

论文的审稿人将这一研究进展称为“反应动力学发展的一个里程碑”。

 

杨学明介绍说，化学反应微分截面是反应碰撞中反应散射到特定空间角度的反应物之间的有效碰撞面积，是化学动力学实验能测量的最为细致的物理量, 也是研究化学反应机理最为重要的物理量之一。

 

1976年，加州理工学院理论化学家乔治·舒尔茨（现为美国国家科学院院士）和导师阿伦·库珀曼教授合作，首次计算得到了最简单三原子（H+H2）反应的态态微分截面，开启了三原子精确量子动力学研究的时代。“把量子动力学研究从三原子反应体系扩展到四原子反应体系绝对不是一项简单的任务。30多年来，四原子体系的精确量子动力学研究一直没有取得很大的进展。”杨学明说。

 

理论物理化学家张东辉等经过长期的研究，终于在近期发展完善了一套有效的四原子态-态量子动力学理论与计算方法。在复旦大学教授徐昕的帮助下，他们构造了一个四原子OH3体系更为精确的势能面，并在该势能面上首次得到了HD+OH→H2O+D反应全维量子散射微分截面。

 

杨学明说， H2+OH反应作为最简单的一个四原子反应，在燃烧反应中扮演着非常重要的角色。由于包含三个氢原子，它是精确量子动力学研究的一个理想体系，为四原子体系的一个基准性反应。HD+OH反应作为它的一个同位素取代反应，在四原子反应动力学研究中有着意义。张东辉等人计算得到的微分截面是四原子反应体系的第一个全维精确的微分截面，并首次与高精确度交叉分子束实验结果在定量水平上得到了高度吻合，说明四原子量子动力学计算已经达到了非常高的精度，是分子反应动力学研究的一个重要突破。 （王丹红）

 

《科学时报》 (2011-08-02 A1 要闻)