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大連化物所超冷四原子反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算研究獲進(jìn)展

儀表研發(fā) 2020年09月30日 11:01:25來源:大連化學(xué)物理研究所 21636
摘要近日,中國科學(xué)院院士、中科院大連化學(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)室研究員張東輝團(tuán)隊(duì),在超冷四原子反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算研究中取得進(jìn)展。

  【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日,中國科學(xué)院院士、中科院大連化學(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)室研究員張東輝團(tuán)隊(duì),在超冷四原子反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算研究中取得進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)超冷四原子反應(yīng)的精確截面計(jì)算。
 
  近年來,超冷(T<10-3K)分子的制備成為實(shí)驗(yàn)熱點(diǎn)。在接近零度的溫度下,分子的德布羅意波長大于相互作用的尺寸,量子效應(yīng)得到增強(qiáng),研究超冷分子對驗(yàn)證量子力學(xué)基本理論有重要意義。此外,超冷分子間的碰撞通常只涉及低的相對軌道角動(dòng)量分波,通過對超冷分子狀態(tài)的精細(xì)調(diào)控,可以在高精度水平上探索化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理。自2010年美國科學(xué)院院士黛博拉·金(Deborah Jin)與葉軍(Jun Ye)的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)小組觀測到超冷的銣鉀基態(tài)分子之間的化學(xué)反應(yīng)(40K87Rb+40K87Rb→K2Rb2*→K2+Rb)以來,堿金屬超冷分子-分子碰撞和化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和理論研究取得重要進(jìn)展。然而,由于通用的非含時(shí)量子動(dòng)力學(xué)緊耦合(close coupling)方法的計(jì)算量隨基函數(shù)的數(shù)目N呈N3增長,使得對超冷四原子反應(yīng)的嚴(yán)格理論研究較為困難。
 
  研究團(tuán)隊(duì)在前期工作中(Phys. Rev. Lett. 2018, 120, 143401),改進(jìn)原有的含時(shí)波包方法并將其應(yīng)用于超冷反應(yīng)性散射的計(jì)算中,對三原子F+H2反應(yīng)的計(jì)算結(jié)果證明,含時(shí)波包法可在Bethe-Wigner閾值區(qū)域以上的碰撞能范圍內(nèi)準(zhǔn)確描述超冷反應(yīng)性散射過程。近日,借助含時(shí)波包法在數(shù)值效率上的優(yōu)勢,研究人員把含時(shí)波包動(dòng)力學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到超冷四原子反應(yīng)散射,并給出OH+H2(v=2, j=0)→H2O+H反應(yīng)Bethe-Wigner閾值區(qū)域以上的精確積分截面和速率常數(shù)。計(jì)算結(jié)果說明含時(shí)波包計(jì)算可以在任意碰撞能下描述這一基準(zhǔn)反應(yīng),且含時(shí)波包方法是研究超冷四原子反應(yīng)的有力工具,未來可用于更多實(shí)驗(yàn)相關(guān)的超冷四原子反應(yīng)研究中。
 
  相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”的支持。

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