近日，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楊學明院士的團隊在實現HD分子的高效相干布居轉移研究中取得重要進展，研究論文“Highly Efficient Pumping of Vibrationally Excited HD Molecules via Stark-Induced Adiabatic Raman Passage”發表在The Journal of Physical Chemistry Letters（J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 368-371）上。

氫是宇宙中最豐富、最簡單的化學元素，涉及了許多重要的化學過程。一些氫分子與自由基的反應，如H + H₂、F + H₂、OH + H₂等，被視作樣板反應而深入研究，加深了人們對化學反應的理解。由于缺乏產生高密度的振動激發的H₂分子束，絕大部分研究局限于H₂振動基態的反應動力學。在實際的燃燒過程、大氣化學以及星際化學涉及到的H₂的反應中，相當一部分H₂是以振動激發的形式參與反應的，因此研究處于振動基態的H2的反應特性，只能讓我們了解化學反應的一個側面。

從分子反應動力學的角度來說，反應物分子的初始振動激發，如何演化到產物分子的內部坐標，并影響反應速率和能量分配，是反應動力學領域的核心問題之一。從實驗上研究不同激發態分子的反應性質具有非常重要的意義，有助于加深我們對化學反應本質的理解，促進相關理論模型的發展，使我們有可能通過控制反應物分子的激發方式來實現對化學反應的調控。

研究振動激發的氫分子反應動力學特性，首要的挑戰就是如何高比率地制備處于特定振動激發態的氫分子。傳統的紅外單光子吸收和受激拉曼技術由于受到自發輻射效應和相干布居返回效應的限制，理論激發比率小于50%，實際能達到的比率更低。研究人員使用自行搭建的一套窄線寬、高脈沖能量的激光系統，利用斯塔克誘導的絕熱拉曼通道（SARP, Stark-Induced Adiabatic Raman Passage）技術，成功地將分子束中的HD分子從振動基態(v = 0, J = 0)轉移至激發態 (v = 1, J = 0)，激發比例超過90%，在實驗上首次驗證了利用SARP技術，在分子束中制備振動激發的氫及其同位素分子是一種可行的方法。該方法可以推廣至其它具有拉曼活性的分子，將為交叉分子束和分子束-表面散射實驗研究氫等分子的振動激發對化學反應的影響提供一個獨特的工具。

該自制OPO/OPA和激發系統已申請專利。以上研究得到了科技部、國家自然科學基金委和中科院相關項目的資助。

大連化物所在實現氫分子的高效相干布居轉移研究中取得新進展