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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
分子動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的又一重要進(jìn)展 已有6人參與
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-------------------------------------------------------------------------------- 作者:楊俊林 高飛雪 發(fā)表時(shí)間:2011-07-25 來源:化學(xué)科學(xué)部 2011年7月22日, 美國《科學(xué)》雜志發(fā)表了由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張東輝、楊學(xué)明等人撰寫的文章”Experimental and theoretical differential cross sections for a four-atom reaction: HD+OH→H2O+D” (四原子反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)與理論微分截面：HD+OH→H2O+D，Science 333, 440(2011))。這一研究成果是我國科學(xué)家在化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的又一重要進(jìn)展。 化學(xué)反應(yīng)微分截面是反應(yīng)碰撞中反應(yīng)散射到特定空間角度的反應(yīng)物之間的有效碰撞面積，是化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y(cè)量的最為精細(xì)的物理量, 也是研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理最為重要的物理量之一。 理論上，微分界面是通過構(gòu)造原子核間相互作用勢(shì)能面并由精確求解勢(shì)能面上核運(yùn)動(dòng)的薛定諤方程而得到。1976年加州理工學(xué)院的Schatz和他的導(dǎo)師Kuppermann教授首次計(jì)算得到了最簡(jiǎn)單三原子H+H2反應(yīng)的態(tài)態(tài)微分截面,開啟了三原子精確量子動(dòng)力學(xué)研究的時(shí)代。三十多年來，隨著更為有效的量子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，三原子態(tài)-態(tài)量子動(dòng)力學(xué)的研究取得了巨大成功。在精確的勢(shì)能面上，量子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究可以提供和實(shí)驗(yàn)有著同等精度的動(dòng)力學(xué)結(jié)果, 理論與實(shí)驗(yàn)的緊密結(jié)合揭示了許多重要三原子化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)和機(jī)理, 對(duì)于提升化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)做出了重要貢獻(xiàn)。但是，把量子動(dòng)力學(xué)研究從三原子反應(yīng)體系擴(kuò)展到四原子反應(yīng)體系絕對(duì)不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)：體系的自由度從三原子體系的3個(gè)增加到四原子體系的6個(gè)，相應(yīng)的計(jì)算難度與復(fù)雜度的增加是巨大的。因此, 三十多年來, 四原子體系的精確量子動(dòng)力學(xué)研究一直沒有取得很大的進(jìn)展。 張東輝等人經(jīng)過長(zhǎng)期的研究，終于在近期發(fā)展完善了一套有效的四原子態(tài)-態(tài)量子動(dòng)力學(xué)理論與計(jì)算方法，使全維態(tài)-態(tài)量子動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算成為可能。他們?cè)趶?fù)旦大學(xué)徐昕教授的幫助下，構(gòu)造了一個(gè)OH3體系更為精確的勢(shì)能面，并在該勢(shì)能面上首次得到了HD+OH→H2O+D反應(yīng)全維量子散射微分截面，與楊學(xué)明實(shí)驗(yàn)研究組的高分辨交叉分子束實(shí)驗(yàn)結(jié)果高度的吻合。H2+OH反應(yīng)作為最為簡(jiǎn)單的一個(gè)四原子反應(yīng)，在燃燒反應(yīng)中扮演著非常重要的角色。由于包含三個(gè)氫原子，它是精確量子動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)理想體系，為四原子體系的一個(gè)基準(zhǔn)性反應(yīng)。HD+OH反應(yīng)作為它的一個(gè)同位素取代反應(yīng)，在四原子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中有著重要意義。 這一研究工作長(zhǎng)期得到國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。 [ Last edited by yexuqing on 2011-7-26 at 17:05 ] |
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