近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員袁開軍、院士楊學明團隊，與南京大學教授胡茜茜、教授謝代前合作，在水分子的光解動力學研究方面取得新進展，首次發現了電子激發態的OH超級轉子。

　　當分子處于一個內態能量高于它第一電離能的高里德堡態時，人們稱這個分子為超激發態分子。超激發態分子作為一個反應中間體，有著重要的作用，尤其是這些分子被認為是在電子與分子離子的碰撞反應中造成Feshbach共振的原因。星際空間中的高能輻射場產生了大量的超激發態分子，理解超激發態分子的碎片化過程對理解在行星上層大氣以及星云光解區域中發生的光化學反應非常重要。然而，由于真空紫外（VUV）光源的缺乏，研究這些超激發態分子的碎片化過程具有很大的挑戰。

　　大連相干光源的成功建成出光，為科研人員研究超激發態分子的碎片化過程帶來了契機。本工作中，袁開軍和楊學明團隊利用大連相干光源的自由電子激光輸出96.4nm的真空紫外激光，將水分子激發到超過第一電離能（98nm）的高里德堡態（超激發態），再結合H原子高里德堡態標識飛行時間譜技術，探測超激發態的水分子在碎片化過程中產生的H原子，實驗結果中清晰地觀測到了處于第一電子激發態（A態）的OH（A）超級轉子。OH（A）超級轉子因為離心勢壘的束縛而存在，它的壽命由隧穿效應和預解離效應共同決定。胡茜茜和謝代前團隊重新計算了OH分子的勢能曲線，計算得到的OH（A）超級轉子的隧穿壽命依然相當長，如OH（A，v=0，N=36）的隧穿壽命大于2年。但由于預解離速率比隧穿速率快好幾個數量級，因而這些電子激發態的OH超級轉子的預解離壽命很短，只有幾十到幾百個皮秒。雖然這些超級轉子的壽命非常短，但是極高的內態能量使得它們具有很高的反應活性，在地球上層大氣中可能有著尚未發現的作用。

大連化物所利用自由電子激光在水分子的光解中觀測到電子激發態的OH超級轉子

　　相關成果發表在《物理化學快報》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到國家自然科學基金委動態化學前沿研究中心項目、中國科學院戰略性先導專項（B類）“能源化學轉化的本質與調控”﹑自然科學基金面上項目、大連化物所大連相干光源專項基金等資助。