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            我國超冷化學量子模擬領域獲突破

            作者: 軼名   人氣: 次  時間:2017年07月21日  星級:

            從中國科學技術大學獲悉:中國科學技術大學潘建偉教授及其同事在超冷分子和超冷化學量子模擬研究領域取得重要進展,首次在實驗中直接觀測到超低溫度下弱束縛分子與自由原子間發生的量子態可分辨的化學反應,并實現了其動力學探測,從而向基于超冷分子的超冷量子化學研究邁進了重要一步。這一重要研究成果已發表在國際權威學術期刊《自然·物理學》上。

            量子計算和模擬具有強大的并行計算和模擬能力,可有效揭示復雜物理系統的規律,為新能源開發、新材料設計等提供指導。借助量子模擬,研究者可以在人工可控的環境中研究數以百萬計的候選材料,大幅節約在真實材料中開展試驗的時間和資金投入。諾貝爾物理學獎獲得者弗朗克·韋爾切克教授曾指出,量子模擬“將成為化學和材料科學的核心工具。”

            可控化學反應動力學的一個重要方向是對弱束縛分子化學反應的研究。早在1978年,美國化學家就曾預言,弱束縛分子具有非同尋常的反應性質。但因弱束縛分子常溫下不存在,這一預言一直無法得到實驗檢驗。近年來,隨著超冷原子分子技術的發展,超低溫的弱束縛分子可以從接近絕對零度的原子氣中制備出來,使得對其化學反應性質的實驗研究成為可能。

            在接近絕對零度時,分子的化學反應完全由量子力學主導,將顯著改變化學反應的行為。近年來,超冷化學反應的研究取得了一系列重要實驗進展,但仍無法觀測到反應中的產物。因此,超低溫下量子態可分辨的化學反應此前尚未被實驗實現。

            在本次研究中,中國科大團隊首次成功觀測到了超低溫下弱束縛的分子和原子發生的可控化學反應;并在此基礎上,利用精密的射頻場操作技術,成功探測了反應的分子產物和原子產物,并進一步研究了其反應動力學。實驗結果證實了弱束縛分子之間具有非同尋常的反應性質,驗證了美國科學家早在1978年的預言。

            該實驗首次在超冷化學反應中觀測到量子態可分辨的化學反應,從而將化學反應動力學的實驗研究推進到量子水平。該成果得到《自然·物理學》審稿人高度評價:“該工作是超冷化學領域的一個重要的里程碑,將引起化學和物理研究者的廣泛興趣。”

            來源于:中國經濟網

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