近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉舒博士、張東輝研究員在模式選擇化學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展，證實(shí)了H+H2O振動(dòng)激發(fā)反應(yīng)中的局域模式圖像。相關(guān)研究成果以“A local mode picture for H atom reaction with vibrationally excited H2O: A full dimensional state-to-state quantum dynamics investigation”為題在線發(fā)表在Chemical Science雜志上
（http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/sc/c5sc03472h#!divAbstract DOI: 10.1039/C5SC03472H）。
大連化物所在模式選擇化學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
H+H2O H2+OH及其同位素取代物作為最簡單的模式選擇反應(yīng)得到了理論和實(shí)驗(yàn)的廣泛研究。在固有模式（normal mode）圖像中，H2O分子的對稱（symmetric）和反對稱（asymmetric）伸縮激發(fā)態(tài)以不同的方式振動(dòng)，并且兩個(gè)OH鍵被同等的激發(fā)起來。所以人們通常認(rèn)為，H2O分子與入射的H原子反應(yīng)斷裂一個(gè)OH鍵之后，剩下的OH會(huì)保留振動(dòng)激發(fā)。但是Richard N. Zare等人的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，D2O反對稱伸縮基頻態(tài)(001)和(011)得到的產(chǎn)物OD幾乎沒有振動(dòng)激發(fā)（J. Phys. Chem. 97, 2204 (1993)）。他們提出用局域模式（local mode）圖像來解釋，然而這個(gè)假定從未被理論研究證實(shí)。
大連化物所研究人員首次在理論上對H+H2O初始基態(tài)、第一對稱和反對稱伸縮振動(dòng)激發(fā)態(tài)反應(yīng)進(jìn)行了全維態(tài)-態(tài)量子動(dòng)力學(xué)研究。計(jì)算發(fā)現(xiàn)對稱和反對稱激發(fā)態(tài)反應(yīng)表現(xiàn)的非常相似，更重要的是產(chǎn)生的OH都只有很小一部分在v=1態(tài)上，分布比例和基態(tài)與激發(fā)態(tài)的相對反應(yīng)性非常接近，從而證實(shí)了local mode圖像，以及不反應(yīng)的OH鍵在反應(yīng)中作為旁觀者。在local mode圖像中，(100)和(001)態(tài)可以看作局域伸縮的線性組合，入射的H原子傾向于和激發(fā)起來的OH反應(yīng)，使得產(chǎn)物OH主要在基態(tài)。這項(xiàng)精確的理論工作進(jìn)一步加深了我們對模式選擇化學(xué)的理解。
