Nature Chem:Cl和振动激发态CH3D反应的量子效应
纳米技术 纳米 2022-04-01

在化学反应动力学中,模选择性(Mode selectivity)是得到公认的概念。多原子分子具有多种振动模式,不同振动模式之间的机械力学耦合导致无法通过简单的振荡描述的复杂非谐运动。

与费米能级耦合的振动过程是一个典型的模型,其本征态的能量分裂产生相干的核运动,由包括明确相位的简正模构成。这些不同振动相位是否对化学反应活性产生影响?相位效应与经典的振幅效应之间的区别?这些问题目前还没有很好的解释。

有鉴于此,南方科技大学Huilin Pan、台湾研究院刘国平(Liu Kopin)报道研究Cl与相同Fermi态的一对不同振动激发态CH3D (υ1-I和υ1-II)的反应,发现生成CH2D (υ=0)+HCl (υ)产物过程中,发现(υ1-I)/(υ1-II)的反应比例严重的偏离了传统反应规律,并且通过量子相位效应对反应规律进行解释

本文要点:

(1)

当Ec在2.5-10 kcal mol-1变化,在实验中观测发现了明确的证据说明模选择性的控制遵循Fermi共振,同时发现反应活性的不同超越了经典反应性借用框架。通过现象学模,使用简单有效的测试方法,实现了反演费米相位诱导的干涉效应,展示了双分子反应如何受到量子相位的控制

(2)

发现了反应选择性偏离振荡规则的现象,这种现象只能通过CH3D的振动相位导致的散射干涉(scattering interference)进行解释。本文将振动对化学反应选择性的调控拓展到量子反应领域。

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参考文献

Pan, H., Liu, K. Fermi-phase-induced interference in the reaction between Cl and vibrationally excited CH3D. Nat. Chem. (2022)

DOI: 10.1038/s41557-022-00914-3

https://www.nature.com/articles/s41557-022-00914-3

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