近日，中國科學院院士、中科院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室研究員張東輝團隊，在超冷四原子反應的動力學計算研究中取得進展，實現超冷四原子反應的精確截面計算。
近年來，超冷（T<10-3K）分子的制備成為實驗熱點。在接近絕對零度的溫度下，分子的德布羅意波長大于相互作用的尺寸，量子效應得到增強，研究超冷分子對驗證量子力學基本理論有重要意義。此外，超冷分子間的碰撞通常只涉及最低的相對軌道角動量分波，通過對超冷分子狀態(tài)的精細調控，可以在高精度水平上探索化學反應的動力學和機理。自2010年美國科學院院士黛博拉·金（Deborah Jin）與葉軍（Jun Ye）的聯合實驗小組觀測到超冷的銣鉀基態(tài)分子之間的化學反應（40K87Rb+40K87Rb→K2Rb2*→K2+Rb）以來，堿金屬超冷分子-分子碰撞和化學反應的實驗和理論研究取得重要進展。然而，由于通用的非含時量子動力學緊耦合（close coupling）方法的計算量隨基函數的數目N呈N3增長，使得對超冷四原子反應的嚴格理論研究較為困難。
研究團隊在前期工作中（Phys. Rev. Lett. 2018, 120, 143401），改進原有的含時波包方法并將其應用于超冷反應性散射的計算中，對三原子F+H2反應的計算結果證明，含時波包法可在Bethe-Wigner閾值區(qū)域以上的碰撞能范圍內準確描述超冷反應性散射過程。近日，借助含時波包法在數值效率上的優(yōu)勢，研究人員把含時波包動力學計算擴展到超冷四原子反應散射，并給出OH+H2(v=2, j=0)→H2O+H反應Bethe-Wigner閾值區(qū)域以上的精確積分截面和速率常數。計算結果說明含時波包計算可以在任意碰撞能下描述這一基準反應，且含時波包方法是研究超冷四原子反應的有力工具，未來可用于更多實驗相關的超冷四原子反應研究中。
相關研究成果發(fā)表在《物理化學快報》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金和中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）“能源化學轉化的本質與調控”的支持。
大連化物所超冷四原子反應的動力學計算研究獲進展
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