近日,分子反應動力學國家重點實驗室傅碧娜研究員、張東輝院士團隊與大連理工大學韓永昌教授、美國Emory大學Joel M. Bowman教授合作,發現了雙分子碰撞反應中碰撞誘導的新的漫游(roaming)機理。

圖題:絡合物介導與碰撞誘導漫游機理的H2產物在平動能和角度上的三維分布對比圖
漫游機理是反應動力學中的一種新的反應機理,與常規的經過最小反應能量途徑產生的機理不同。盡管漫游機理已經在單分子解離反應中被發現和報道,但是很少有關于雙分子碰撞反應的研究。在該研究中,研究人員針對重要的雙分子燃燒反應H+C2H4
H2+C2H3開展了高精度的理論計算研究,揭示了該反應中新奇的碰撞誘導漫游機理。除了絡合物介導(complex-mediated)的漫游機理外,該研究還發現了一個非絡合物形成的漫游機理??梢詫⑦@個過程描述為類似直接的非彈性碰撞,經過碰撞后其中一個H原子很快從不穩定的C2H5絡合物出去,然后從C2H4抽取一個H原子生成H2,研究人員將這個反應機理命名為“碰撞誘導(collision-induced)”漫游。通過絡合物介導和碰撞誘導這兩種漫游機理發生的產物,會呈現出明顯不同的產物散射角分布,但是兩者都會產生內振轉高度激發的C2H3。并且,與經過最小反應能量途徑的直接抽取機理相比,漫游機理會產生明顯不同的動力學信息。該工作不僅澄清了氫原子與乙烯反應的動力學機理,而且預測了其他類似反應也很有可能跟這個新的漫游反應機理有關,為實驗探測漫游機理提供了較好的理論支持。
相關工作發表在《化學科學》(Chemical Science)上。該工作得到了國家自然科學基金、國家科技部重點研發計劃和中國科學院先導專項B"能源化學轉化的本質與調控" 的支持。(文/圖 付艷林)