——　第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼　——

　　化学反应是旧化学键断裂、新化学键生成的原子分子重新组合过程。在原子和分子的层次上研究这种重新组合的动态过程是分子反应动力学的主要研究内容。目前，反应动力学实验所能测量的最为精细的物理量是化学反应微分截面。它衡量反应碰撞中反应散射到特定空间角度的反应物之间的有效碰撞面积，对研究一个化学反应的本质机理具有非常重要的意义。 理论上，微分界面是通过构造原子核间相互作用势能面并由精确求解势能面上核运动的薛定谔方程而得到。1976年加州理工学院的Schatz和他的导师Kuppermann教授首次计算得到了最简单三原子H+H2反应的态－态微分截面,开启了三原子精确量子动力学研究的时代。三十多年来，随着更为有效的量子反应动力学方法和计算机技术的发展，三原子态-态量子动力学的研究取得了巨大成功。在精确的势能面上，量子反应动力学研究可以提供和实验有着同等精度的动力学结果, 理论与实验的紧密结合揭示了许多重要三原子化学反应的本质和机理, 对于提升化学反应本质的认识做出了重要贡献。但是，把量子动力学研究从三原子反应体系扩展到四原子反应体系绝对不是一项简单的任务：体系的自由度从三原子体系的3个增加到四原子体系的6个，相应的计算难度与复杂度的增加是巨大的。因此, 三十多年来, 四原子体系的精确量子动力学研究一直没有取得很大的进展。

　　中国科学院大连化学物理研究所分子反应重点实验室的张东辉等人经过长期的研究，终于在近期发展完善了一套有效的四原子态-态量子动力学理论与计算方法，使全维态-态量子动力学理论计算成为可能。他们在复旦大学徐昕教授的帮助下，构造了一个OH3体系更为精确的势能面，并在该势能面上首次得到了HD+OH→H2O+D反应全维量子散射微分截面（B），与同实验室杨学明研究组的高分辨交叉分子束实验结果（A）取得了高度的吻合。H2+OH反应作为最为简单的一个四原子反应，在燃烧反应中扮演着非常重要的角色。由于包含三个氢原子，它是精确量子动力学研究的一个理想体系，为四原子体系的一个基准性反应。HD+OH反应作为它的一个同位素取代反应，在四原子反应动力学研究中有着重要意义。

　　张东辉等人计算得到的微分截面是四原子反应体系第一个全维精确的微分截面，并首次与实验在定量水平上得到了吻合，被Science的其中一个审稿人誉为“反应动力学发展的一个里程碑 ”。 该工作于2011年7月22日发表在美国《科学》杂志上［Experimental and theoretical differential cross sections for a four-atom reaction: HD+OH→H2O+D，Science 333, 440(2011)］。 美国化学会的C&EN于7月25日以题为”Four-atom reaction computed”对该工作进行了相关的报道。