宇宙中高能輻射場的存在會產(chǎn)生各種超激分子，它們作為反應中間體發(fā)揮著重要作用。在行星的高層大氣和行星狀星云的光解離區(qū)(PDR)中，了解超激發(fā)分子的裂解過程很重要。然而，由于缺乏高能光子來將分子激發(fā)到高激發(fā)態(tài)，在實驗室中對這種過程的研究具有挑戰(zhàn)性。

隨著中國大連的大連相干光源(DCLS)中的強脈沖自由電子激光(FEL)的出現(xiàn)，分子和自由基的光致碎裂研究對于100 nm以下的真空紫外(VUV)波長已變得可行。采用高分辨率平移能量譜。

最近，中國科學院大連化學物理研究所(DICP)的袁開軍教授和楊學明教授的研究小組與南京大學的胡錫熙教授和謝代謙教授合作，用電子方法激發(fā)了OH超轉子首次在水光化學中應用。

這項研究發(fā)表在8月24日的《物理化學快報》上。

“我們使用波長為96.4 nm的VUV-FEL激光脈沖將水分子激發(fā)到高Rydberg態(tài)，能量高于其電離能，然后使用HRTOF檢測該超興奮水分子碎片中產(chǎn)生的H原子技術。”袁教授說。

該實驗結果表明，該二進制碎裂通道H + OH和三重渠道O + 2H兩者都存在于96.4納米光解。首次觀察到電子激發(fā)的OH超轉子，其內(nèi)能剛好高于OH(A)的離解能，僅由大型離心屏障支撐。這些電子激發(fā)的OH超轉子的壽命取決于隧穿效應和預離解效應。

“我們重新計算了OH的勢能曲線，發(fā)現(xiàn)即使N = 36，OH的純旋轉能級也已經(jīng)超過其解離極限，并且這種狀態(tài)通過離心勢壘的隧穿壽命相當長(> 2年，但是，振動水平與排斥狀態(tài)的相交導致了嚴重的預分離，”胡教授說。

預離解速率比隧穿速率快幾個數(shù)量級。結果，OH超級轉子的壽命約為370-57 ps。這表明在本工作中確定的這些電子激發(fā)的超級轉子可能在隨后在稠密大氣中的化學反應中起作用。