在化學反應中,參與反應的分子獲得能量并達到“不可逆點”的狀態稱為過渡態。到目前為止,還沒有人看到過這種狀態,因為它只持續幾飛秒(千萬億分之一秒)。然而,麻省理工學院、阿貢國家實驗室和其他一些機構的化學家現在已經研發出一種技術,可以通過對反應產物分子的詳細觀察來確定過渡態的結構。
    麻省理工學院(MIT)的化學教授羅伯特·菲爾德(Robert Field)研究團隊利用毫米波光譜學(可以測量反應產物分子的旋轉-振動能)來確定紫外線照射下氰基分解產物的結構。利用這種方法,他們確定了兩種不同的反應過渡態,并發現了可能涉及其他過渡態的證據。該研究成果發表在《美國國家科學院院刊》上。
    在這項研究中,科學家探索了一種反應方式,即使用紫外線激光輻射將乙烯基氰分子分解為乙炔和其他產物。然后,他們使用毫米波光譜法觀察反應發生后幾百萬分之一秒的反應產物分子的振動能級分布。使用這項技術,研究人員能夠確定處于不同水平的振動能量的新生分子,衡量分子中的原子相對于彼此移動的量。這些振動能級還可以編碼過渡狀態下產生的分子的幾何形狀。
    這使研究人員能夠區分該反應的兩種略有不同的產物,氰化氫(HCN,中心碳原子與氫和氮結合)和氫異氰酸氫鹽(HNC,氮原子在中心與碳和氫原子結合)。研究人員在反應產物中發現了通過不同過渡態產生的HCN和HNC,表明當氰化乙烯基酯被紫外線激光分解時,代表不同反應機理的這兩個過渡態都在起作用。


(新聞來源:中華人民共和國科學技術部)


責任編輯 | 林玲冰


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