2月16日，國際學術期刊《科學》發(fā)表我國科研人員在化學研究領域的一項新突破。中國科學院大連化學物理研究所的科研團隊利用國家重大科研儀器設備大連相干光源發(fā)現(xiàn)了首例分子高激發(fā)態(tài)的漫游反應通道，表明了漫游反應機理在化學反應中的普適性，為理解和預測化學反應提供了新的視角。

在傳統(tǒng)的化學反應過渡態(tài)理論中，反應主要沿著最小能量路徑進行，就像“登山者”通常要找到最低的山脊線越過高山一樣，以此消耗最少的能量。在某些化學反應中，分子可能會從山峰外圍“繞遠”，從微觀的角度看，原子或者基團不會立即從分子中斷開，而是在分子附近“晃蕩”，忽遠忽近，就像宇航員在太空“漫游”一樣，最終形成與傳統(tǒng)化學反應不同的產(chǎn)物，這就是漫游反應。21世紀初，科學家第一次發(fā)現(xiàn)漫游反應，但是分子達到高激發(fā)態(tài)時是否存在漫游反應一直未得到證實。

我國科研團隊利用大連相干光源制備了高激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子，并結合自主研制的高分辨離子成像技術探測了激發(fā)態(tài)氧氣產(chǎn)物的量子態(tài)分布。實驗發(fā)現(xiàn)，二氧化硫分子在133納米波段附近解離產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)氧氣產(chǎn)物呈現(xiàn)兩種振動量子態(tài)分布。隨后，傅碧娜研究員和張東輝院士團隊利用自主發(fā)展的高精度激發(fā)態(tài)勢能面構建方法和產(chǎn)物量子態(tài)分辨的動力學計算，精確重現(xiàn)了實驗所觀測到的現(xiàn)象，揭示了高激發(fā)態(tài)的二氧化硫分子可以通過漫游反應產(chǎn)生高振動態(tài)分布的氧氣產(chǎn)物，而傳統(tǒng)的高速絞線機最小能量路徑只產(chǎn)生低振動態(tài)分布的氧氣產(chǎn)物。實驗和理論結果的一致，證實了高激發(fā)態(tài)漫游反應通道的存在，表明了漫游反應在化學反應中普遍存在。

通過這項研究，科研人員對以往化學反應的理論產(chǎn)生了新的認知，很多傳統(tǒng)化學反應理論無法解釋的現(xiàn)象都有可能用漫游反應機理得到解釋，這將提升人們對化學反應本質的進一步理解。