首次发现微妙的量子现象改变化学反应性

在量子现象如何控制化学反应方面发现了一个新的前沿。通过碰撞两种不同反应物的光束，一个横跨三所大学的中国团队已经证明了这一结果只能用电子自旋和轨道角动量的相互作用来解释吗．这是第一次发现电子角动量会影响这种反应陈雪明杨来自深圳南方科技大学。他的同事补充说，这一发现“非常特别”中国的太阳来自大连化学物理研究所。

Sun解释说，该团队使用的交叉光束方法在寻求理解反应中涉及的量子态的实验中很常见。在他们的反应中，其中一束是由氟原子组成的。另一束，以直角穿过第一束，含有氢-氘分子。当反应物碰撞时，氟原子取代氘原子，形成氟化氢分子，产物向各个方向散射。

实验结果简直令人震惊。他们达成了一个在20年前被认为是不可能实现的决议

Francisco Javier Aoiz，马德里康普顿斯大学

起始材料与产品之间的过渡状态持续时间小于10年^-12年秒，一皮秒，或者千万亿分之一秒。但交叉光束实验为我们提供了一扇通往那个转瞬即逝的世界的窗户。改变原子之间的碰撞能量会在特定的散射角度和内能下形成产物的概率上产生剧烈的变化或共振。通过测量这些信息，研究人员可以提取有关过渡态的量子力学能级结构的信息。

为了获得这些有价值的细节，研究人员通常会将激光照射到交叉光束反应的碰撞区。这两种方法都能探测产物的去向，并通过光谱学获得有关其电子结构的信息。直到最近，这种激光电离方法可以检测到产物分子的旋转能级，但不能检测到它们的电子角动量。电子角动量能量比双原子分子的旋转能量小得多，王说。“因此，它对化学反应的影响是微妙的，很难察觉，”团队成员说兴安县城内王来自合肥微观物理科学国家实验室。

接近阈值

然而，王，杨和孙的团队已经开发了一种更敏感的技术，称为近阈值电离。“当前工作的关键实验结果是高角度分辨率的探测，”王评论道。“这在以前是不存在的。他解释说，如果激光能量高于电离极限，动量就会转移到原子上，对测量产生不利影响。近阈值电离避免了这种情况。“通过在检测过程中精确调整光子能量，我们可以确保产品接收到足够的光子能量来电离，”王说。

在一种特殊的共振状态下，研究人员发现了马蹄形散射模式，其中氟化氢分子处于高旋转能态。该团队的理论分析表明，马蹄形图案在很大程度上是由电子自旋和轨道角动量之间的量子干涉造成的。

弗朗西斯科·哈维尔·奥伊兹马德里康普顿斯大学的教授称这项研究“非常漂亮，代表了分子反应动力学的最先进水平”。“实验结果简直令人震惊，”他补充道。他们达成了一个在20年前被认为是不可能实现的目标。他们以前所未有的精度确定了整个散射角范围内的量子态解析角分布。他说，检测到的效应是微妙的，但揭示了“几个耦合势能表面的相互作用”，这在其他化学反应中以不同的方式表现出来。

Wang指出，虽然这项工作提供了关于化学过渡态影响的基本启示，但该团队现在需要评估其全部意义。他说:“我们计划进一步研究电子角动量在更普遍的化学反应中的作用。”