D-atomprodukten från F + HD → HF + D reaktionen vid en kollisionsenergi på 2,10 kcal/mol. (A) Experimentella resultat; (B) teoretiska resultat. Korsningsvinkeln för de två strålarna är 160 °. θ =0° och 180° anger spridningsriktningen framåt och bakåt, respektive, för HF-samprodukten i masscentrumramen i förhållande till F-atomens strålriktning. En märklig hästskoliknande funktion i riktningen framåt kan tydligt ses i spridningsmönstret. Kreditera: Vetenskap (2021). DOI:10.1126/science.abf4205
Ett team av forskare från University of Science and Technology i Kina, den kinesiska vetenskapsakademin och Southern University of Science and Technology, har upptäckt ett tankeväckande mönster i tvärsnitt som observerats i en F + HD → HF + D-reaktion. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver deras dubbelriktade tillvägagångssätt för att lära sig mer om relativistiska spin-orbit-interaktioners roll i kemiska reaktioner. T. Peter Rakitzis, med universitetet på Kreta, och IESL-FORTH, har publicerat ett Perspectives-stycke i samma tidskriftsnummer som beskriver svårigheten att studera kemiska reaktioner på kvantnivå och det arbete som gjorts av teamet i Kina.
Att studera kemiska reaktioner som de inträffar på kvantnivå är svårt arbete - inte bara händer det flera saker nästan alla samtidigt, men de mest intressanta reaktionerna sker på mycket kort tid. I denna nya ansträngning, forskarna försökte övervinna sådana problem och lära sig mer om vad som händer under bara en typ av reaktion:F + HD → HF + D-reaktionen. För detta ändamål, de genomförde en tvådelad strategi för att fånga vad som händer när reaktanter sprids på grund av kvanteffekter.
Den första delen av deras experiment involverade att använda en högkvalitativ hastighetskarta-avbildning, crossed-beams-teknik för att lära dig mer om partiella vågresonanser. Den andra delen gick ut på att skapa simuleringar baserade på teorier om vad som skulle hända i sådana reaktioner. Som forskarna noterar, under ett kollisionstillstånd, en molekylär-korsad strålanordning kan detektera den spridningsvinkelupplösta produkten med rotationstillståndsupplösning.
Genom att använda data från enheten och från simuleringarna tillsammans (som inkluderade elektroniska rörelsemängdseffekter) kunde teamet observera den elektroniska rörelsemängdseffekten under en kemisk reaktion. Det gjorde det också möjligt för forskarna att observera ett intressant hästskoformat mönster i tvärsnitt av reaktionen när den ägde rum - i spridningsriktningen. Den teoretiska delen av deras experiment antydde att den unika mönsterdesignen beror på kvantinterferens som inträffade mellan den positiva och negativa spin-orbit dividen och semi-wave resonances. Forskarna föreslår att deras resultat ger ett exempel på spin-orbital-interaktioner som påverkar dynamiken i en reaktion.
De vänstra cirklarna är den experimentella mätningen av de produkttillståndsupplösta differentialtvärsnitten av F+HD-reaktionen, den rätta bilden är den relaterade delvågsresonansvågfunktionen i reaktionen. Kredit:DICP
© 2021 Science X Network
