化学反应中的分子动力学的基础问题通常经由计算得到的势能面（potential energy surface）进行评价，但是通过时间分辨的核动量（nuclear motions）在实验上直接观测依然有较高难度。韩国科学技术院Hyotcherl Ihee等通过飞秒X射线散射方法对飞秒尺度内光化学反应中[Au(CN)2−]3的成键过程和运动规律。该项研究中开发的探测技术有望应用于追踪各种有机/无机化学反应，以及人体内的生物反应。
在35 fs三个Au(CN)2−中的两个Au形成了首个Au-Au键（键长为2.82 Å），随后键长进一步缩短并在60 fs原子间距达到最近，但是此时和第三个Au之间的距离高于Au-Au共价键长度，因此第三个Au通过调节角度进一步靠近Au-Au键，并在360 fs达到成键距离，并形成了Au-Au-Au连接的状态。在形成了三聚体后的360 fs后分子在平衡位置附近进行谐波振荡运动。
反应整体过程：在0 fs对样品进行紫外光激发，此时处于基态S0的三个分子（[Au(CN)2−]3 ）中Au通过较弱的电子亲和力进行相互作用，分子间形成弯曲的结构。在光激发后，分子由S0基态迅速变为S1激发态，同时分子间的Au彼此形成共价键，分子间的结构由弯曲状态变为线性结构。随后在大约1.6 ps，S1态转变为三重态T1，并且Au之间的键长缩短0.1 Å。在反应进行到ns尺度，这种三聚体[Au(CN)2−]3分子转变为四聚体[Au(CN)2−]4。最终，四聚体Au离子恢复到最初状态。
参考文献
Kim, J.G., Nozawa, S., Kim, H. et al. Mapping the emergence of molecular vibrations mediating bond formation, Nature 2020, 582, 520-524
DOI：10.1038/s41586-020-2417-3
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2417-3
