來源:《中國科學(xué)報(bào)》
發(fā)布時(shí)間:2020-2-17
近日,大連化物所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江凌研究員、楊學(xué)明院士、張東輝院士團(tuán)隊(duì),與清華大學(xué)李雋教授合作,在中性水團(tuán)簇研究方面取得新進(jìn)展,發(fā)展了基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法。相關(guān)成果發(fā)表于《物理化學(xué)快報(bào)》。
團(tuán)簇在能源催化和大氣霧霾等諸多化學(xué)過程中廣泛存在,團(tuán)簇表征與性能研究對詮釋化學(xué)反應(yīng)機(jī)理至關(guān)重要。目前,離子團(tuán)簇研究居多,而中性團(tuán)簇由于缺乏電荷、難于探測,相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究甚少,其瓶頸主要在于缺乏合適的紫外光源。2017年建成的大連相干光源,是目前世界上唯一工作在極紫外波段的自由電子激光用戶裝置,具有高亮度和脈沖時(shí)間特性,可以有效地實(shí)現(xiàn)單光子閾值電離,非常適合用于中性分子和團(tuán)簇的高靈敏度和高時(shí)間分辨的探測和研究。
江凌和楊學(xué)明團(tuán)隊(duì),發(fā)展了基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法,用于質(zhì)量選擇中性團(tuán)簇的高靈敏探測、結(jié)構(gòu)表征和性能研究。
水是生命之源,水分子二聚體(H2O)2是研究冰和液態(tài)水氫鍵作用機(jī)制的模型體系。然而,(H2O)2的紅外光譜指認(rèn)仍然存在爭議。
本項(xiàng)工作中,江凌和楊學(xué)明團(tuán)隊(duì)利用自主研制的基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)站,對(H2O)2中性團(tuán)簇展開了詳細(xì)的研究,發(fā)現(xiàn)了分辨較好的四組譜峰;張東輝團(tuán)隊(duì)利用自行發(fā)展的全維勢能面動(dòng)力學(xué)方法,計(jì)算了紅外譜圖,將這四組譜峰精確地指認(rèn)為不同化學(xué)環(huán)境下的OH伸縮振動(dòng)模式;李雋團(tuán)隊(duì)利用分子軌道理論,剖析了成鍵特性,詮釋了OH伸縮振動(dòng)的分布規(guī)律。這些研究結(jié)果有助于理解復(fù)雜體系的紅外光譜及結(jié)構(gòu)特征。
由于大連相干光源的波長范圍涵蓋了絕大多數(shù)中性分子和團(tuán)簇的第一電離勢,因此,該工作為中性團(tuán)簇結(jié)構(gòu)與性能、催化反應(yīng)中間體和自由基的探測、氣溶膠成核機(jī)制、生物分子表征等領(lǐng)域的前沿科學(xué)研究提供了新的策略。
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