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谜底揭开!我国科学家发现化学反应中自旋轨道分波的量子干涉现象

olivia chan

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化学反应动力学,是物理化学的一个分支。其主要研究领域包括分子反应动力学等。通过研究化学反应动力学,科学家可以推动反应条件的控制、提高反应速率、提高纯度等方面的发展。其中,自旋轨道相互作用是这个领域当中备受关注的课题。长期以来,自旋轨道相互作用能否,以及如何影响化学反应的动力学过程一直有待发现。

近日,中科院合肥微尺度物质科学国家研究中心,中科院大连物理所分子反应动力学国家重点实验室,以及南方科技大学的联合团队,发现了化学反应中自旋轨道分波的量子干涉现象,揭示了自旋轨道相互作用影响化学反应的全新动力学模式。

利用高分辨率的速度图成像交叉束技术,研究团队在F+HD→HF+D反应中的偏波共振附近观察到了一个有趣的微分截面模式——截面呈马蹄状。当考虑到自旋轨道特性时,只有通过高度精确的量子动力学理论才能正确解释这种不寻常的动力学模式。

理论分析表明,马蹄形图案主要是由具有正负宇称的自旋轨道分裂的共振分波量子干涉的结果,为自旋轨道相互作用如何有效影响反应动力学提供了一个独特的例子。对于这个长期以来为人所知但尚未完全探索的三原子体系,研究团队所观察到的偏波细微结构的影响标志着化学反应动力学的真正量子性质的又一重大发现。

该研究成果以论文形式在线发表于Science,题为“Quantum interference between spin-orbit split partial waves in the F + HD → HF + D reaction”。

论文链接

DOI: 10.1126/science.abf4205


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