当代研究证实了硫脲中的长距离量子隧穿作用

波兰科学家已经证实，在低温基质中分离的硫脲中，自发的硫醇到硫酮的氢原子转移发生。¹基于他们早期在氩基质中分离的硫脲中质子隧穿的工作，²Maciej诺瓦克和波兰科学院的同事们现在已经研究了基质介质和温度如何影响隧穿速率。

2003年，诺瓦克的团队报告了“由于隧穿作用，通过一个相对高的势垒，自发的长距离[~2Å]氢转移的实验观测结果”，这让他们自己都感到惊讶。他说:“我们偶然在硫脲中发现了这种意想不到的现象。”然而，诺瓦克开始担心人们不相信他们的实验。现在，通过改进的实验装置，诺瓦克的团队已经证实了他们早期的观察结果。

氢原子隧穿在各种物理化学过程中起着关键作用。在基质隔离的分子中，通过氢原子隧穿发生构象转变只需要通过一个中等的势能势垒。破键和成键隧道转换的障碍明显更高，特别是在没有氢键的系统中，如目前的研究;这些很少被报道。

诺瓦克的团队首先用紫外光照射基质，从最初的硫酮形式光化学生成了硫醇互变异构体。在3.5K的黑暗中，硫醇慢慢地转化为硫酮形式。研究人员得出结论，在如此低的温度下穿越如此高的势能势垒只有通过氢原子隧穿才能实现。这一过程的时间尺度很长，大约有几十个小时，这意味着研究人员可以使用红外光谱来跟踪这种转换。

在不同的矩阵(固体Ar, Ne, n-H)中测量的转换速率常数₂或者一天₂)的差异不超过2倍，表明其分子内特征。在3.5到15K之间，隧穿率与温度无关，这很重要:当隧穿发生在相对较低的势垒时，“温度的影响是可以观察到的，但对于高势垒，温度的影响应该可以忽略不计，”Nowak解释道。

“由于这种类型的互变异构与酮烯醇和其他重要的互变异构平衡密切相关，这项工作意味着这种现象实际上可能不仅广泛存在，而且比通常认为的更重要，”评论道彼得的妇女不同他在德国吉森大学研究量子力学隧道。“穿越高而窄的屏障的概念尤其重要，因为这违反了动力学控制，即不应该发生任何反应。”我预计即使是最简单的反应，也会有更多的隧道事件发生。”