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新研究:控制化学反应结果近在咫尺

(ShutterStock)

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【大纪元2018年12月26日讯】(大纪元记者张妮报导)莫斯科物理科学与技术学院(MIPT)和丹麦奥胡斯大学(Aarhus University)的研究者们发明了一套能预测出复杂分子结构内的电子在外在电磁场作用下运动情况的算法。这意味着科学家向控制之前难以掌控的化学反应结果又迈进了一步。

研究者使用高强度激光照射分子,通过分析反射光谱探测电子结构,同时了解分子与激光脉冲产生的电磁场作用后的产出物:包括分子被电离或解离后产生的光子、电子和离子。

结果发现这个办法不仅明析了分子里面电子的结构,还使控制分子里面的电子在阿秒(10-18)瞬间的运动情况变为可能。

“分子在强激光辐射场下,会发生电离:电子挣脱离开分子,”MIPT阿秒物理理论研究组成员Andrey Dnestryan解释说,“电子的运动情况受可变激光场的影响。在某个时候,电子可能会变回母分子离子。它们之间互动可能的结果包括:分子的再散射(rescattering)、重组(recombination)和离解(dissociation)。通过观察这些过程,我们可以重构分子内电子和原子核的运动情况,这是现代物理学的研究热点。”

这个被称为隧穿电离率(tunneling ionization rate)的预测,开启了控制电子运动情况的前景。这可以帮助控制药物、分子生物学和其它科技领域化学反应的结果。

在此之前,研究者只能计算由几个原子构成的小分子的隧穿电离率。这份研究能够计算非常复杂的分子结构的隧穿电离率。“这份研究里我们展示了对苯和萘进行计算。”Dnestryan说。

研究的作者开发了一套软件用于这项计算,打算开放供同行使用。

这份研究近期发表在《化学物理期刊》(Journal of Chemical Physics)上。◇

责任编辑:朱涵儒

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2018-12-26 5:01 PM
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