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反应共振态是一种存在于化学反应中的特殊量子过渡态，对反应的机理和反应的速率、产物的分支比及量子态分布等都有极其重要的影响，也是化学领域长期以来备受瞩目的研究课题。但是，在实验上观测反应共振态是长期以来化学研究的一项重大挑战。
2006年3月10日出版的国际著名学术期刊Science发表了题为“F+H2→HF+H 反应中Feshbach
共振的观测”的研究工作。本项研究工作由中国科学院大连化学物理研究所研究员杨学明领导的实验研究小组与张东辉研究员、南京大学谢代前教授等人合作完成的。F+H2反应是化学反应共振态研究的经典体系，在化学激光研究上也有重大的影响。20世纪80年代中，Lee等人对F+H2反应中有关于反应共振的研究引起科学家们极大的兴趣。但是，随后的量子散射理论研究并没有进一步证实其实验中对动力学共振现象的推论，其中的关键科学问题一直没有得到解决。杨学明领导的实验小组利用自行研制的氢原子里德堡态-交叉分子束新装置（图1） 对这一反应进行了高精度的交叉分子束研究。首次获得了F+H2(j=0)→HF+H反应的HF产物全量子态分辨的平动能谱，并在低碰撞能下（0.52
kcal/mol）观测到了明显的前向散射HF(v=2)
产物以及随能量变化的共振峰(图2)。通过反应体系的精确势能面的计算以及量子散射理论分析表明，这是由于被束缚在特殊的HF(v’=3)-H’振动绝热势能面内的基态和第一激发的Feshbach
共振所引起的。研究结果清楚地表明在反应过程中这两个共振态之间存在着奇特的量子干涉效应。这一研究结果解决了国际上长期以来备受关注的F+H2反应共振的这一重要科学问题，并且对于我们加深对反应过渡态和共振态的理解有着相当重要的作用。由于化学反应中的共振现象有重要的科学意义，Wolf化学奖获得者、美国国家科学院院士、美国斯坦福大学教授Richard
N. Zare应邀对上述研究成果在同期刊物上发表了一篇题为“反应动力学中的共振”的背景介绍文章，对我国科学家的上述研究成果作了详细的介绍。这项成果已在国际动力学研究领域引起广泛关注。
 最近，由同一研究小组的成员对F+H2反应进行了进一步的实验和理论研究。在对F+H2反应中H2分子有转动的情况下的研究中，研究人员也发现了F+H2(j=1)反应的共振现象，并与F+H2(j=0)反应共振现象作了详细的比较。这一结果发表在美国化学物理杂志J.
Chem. Phys.（2005,125:
151102）的通讯栏目内。这一研究论文的审稿人对该论文给予了很高的评价，认为这是在Science发表的杰出研究工作的基础上又一重大进展,
并且给出了一个经典的反应共振教科书例子。 |
