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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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[交流]
分子動力學研究領(lǐng)域的又一重要進展 已有6人參與
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-------------------------------------------------------------------------------- 作者:楊俊林 高飛雪 發(fā)表時間:2011-07-25 來源:化學科學部 2011年7月22日, 美國《科學》雜志發(fā)表了由中國科學院大連化學物理研究所分子反應(yīng)重點實驗室的張東輝、楊學明等人撰寫的文章”Experimental and theoretical differential cross sections for a four-atom reaction: HD+OH→H2O+D” (四原子反應(yīng)的實驗與理論微分截面：HD+OH→H2O+D，Science 333, 440(2011))。這一研究成果是我國科學家在化學反應(yīng)動力學研究領(lǐng)域的又一重要進展。 化學反應(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，是化學動力學實驗?zāi)軠y量的最為精細的物理量, 也是研究化學反應(yīng)機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能面并由精確求解勢能面上核運動的薛定諤方程而得到。1976年加州理工學院的Schatz和他的導師Kuppermann教授首次計算得到了最簡單三原子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力學研究的時代。三十多年來，隨著更為有效的量子反應(yīng)動力學方法和計算機技術(shù)的發(fā)展，三原子態(tài)-態(tài)量子動力學的研究取得了巨大成功。在精確的勢能面上，量子反應(yīng)動力學研究可以提供和實驗有著同等精度的動力學結(jié)果, 理論與實驗的緊密結(jié)合揭示了許多重要三原子化學反應(yīng)的本質(zhì)和機理, 對于提升化學反應(yīng)本質(zhì)的認識做出了重要貢獻。但是，把量子動力學研究從三原子反應(yīng)體系擴展到四原子反應(yīng)體系絕對不是一項簡單的任務(wù)：體系的自由度從三原子體系的3個增加到四原子體系的6個，相應(yīng)的計算難度與復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力學研究一直沒有取得很大的進展。 張東輝等人經(jīng)過長期的研究，終于在近期發(fā)展完善了一套有效的四原子態(tài)-態(tài)量子動力學理論與計算方法，使全維態(tài)-態(tài)量子動力學理論計算成為可能。他們在復旦大學徐昕教授的幫助下，構(gòu)造了一個OH3體系更為精確的勢能面，并在該勢能面上首次得到了HD+OH→H2O+D反應(yīng)全維量子散射微分截面，與楊學明實驗研究組的高分辨交叉分子束實驗結(jié)果高度的吻合。H2+OH反應(yīng)作為最為簡單的一個四原子反應(yīng)，在燃燒反應(yīng)中扮演著非常重要的角色。由于包含三個氫原子，它是精確量子動力學研究的一個理想體系，為四原子體系的一個基準性反應(yīng)。HD+OH反應(yīng)作為它的一個同位素取代反應(yīng)，在四原子反應(yīng)動力學研究中有著重要意義。 這一研究工作長期得到國家自然科學基金等項目的資助。 [ Last edited by yexuqing on 2011-7-26 at 17:05 ] |
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