【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室研究員江凌、中科院院士楊學明、張東輝團隊，與清華大學教授李雋合作，在中性水團簇研究方面取得新進展，發(fā)展了基于大連相干光源的中性團簇紅外光譜實驗方法。
團簇在能源催化和大氣霧霾等諸多化學過程中廣泛存在，團簇表征與性能研究對詮釋化學反應機理至關(guān)重要。目前，離子團簇研究居多，而中性團簇由于缺乏電荷、難于探測，相關(guān)實驗研究甚少，其瓶頸主要在于缺乏合適的紫外光源。2017年建成的大連相干光源，是目前工作在極紫外波段的自由電子激光用戶裝置，具有高亮度和脈沖時間特性，可以有效地實現(xiàn)單光子閾值電離，非常適合用于中性分子和團簇的高靈敏度和高時間分辨的探測和研究。
鑒于上述情況，江凌和楊學明團隊，發(fā)展了基于大連相干光源的中性團簇紅外光譜實驗方法，用于質(zhì)量選擇中性團簇的高靈敏探測、結(jié)構(gòu)表征和性能研究。
水是生命之源，水分子二聚體((H2O)2)是研究冰和液態(tài)水氫鍵作用機制的模型體系。然而，(H2O)2的紅外光譜指認仍然存在爭議。在本工作中，江凌和楊學明團隊利用自主研制的基于大連相干光源的中性團簇紅外光譜實驗站，對(H2O)2中性團簇展開了詳細的研究，發(fā)現(xiàn)了分辨較好的四組譜峰；張東輝團隊利用自行發(fā)展的全維勢能面動力學方法，計算了紅外譜圖，將這四組譜峰精確地指認為不同化學環(huán)境下的OH伸縮振動模式；李雋團隊利用分子軌道理論，剖析了成鍵特性，詮釋了OH伸縮振動的分布規(guī)律。這些研究結(jié)果有助于理解復雜體系的紅外光譜及結(jié)構(gòu)特征。
由于大連相干光源的波長范圍涵蓋了絕大多數(shù)中性分子和團簇的第一電離勢，因此，該工作為中性團簇結(jié)構(gòu)與性能、催化反應中間體和自由基的探測、氣溶膠成核機制、生物分子表征等領(lǐng)域的前沿科學研究提供了新的策略。
相關(guān)成果發(fā)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(tài)化學前沿研究中心項目、中科院戰(zhàn)略性先導專項(B類)“能源化學轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)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。
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