近日，中國科學院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室劉舒博士、張東輝研究員在模式選擇化學領域取得新進展，證實了H+H2O振動激發(fā)反應中的局域模式圖像。相關研究成果以“A local mode picture for H atom reaction with vibrationally excited H2O: A full dimensional state-to-state quantum dynamics investigation”為題在線發(fā)表在Chemical Science雜志上
（http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/sc/c5sc03472h#!divAbstract DOI: 10.1039/C5SC03472H）。
大連化物所在模式選擇化學領域取得新進展
H+H2O H2+OH及其同位素取代物作為最簡單的模式選擇反應得到了理論和實驗的廣泛研究。在固有模式（normal mode）圖像中，H2O分子的對稱（symmetric）和反對稱（asymmetric）伸縮激發(fā)態(tài)以不同的方式振動，并且兩個OH鍵被同等的激發(fā)起來。所以人們通常認為，H2O分子與入射的H原子反應斷裂一個OH鍵之后，剩下的OH會保留振動激發(fā)。但是Richard N. Zare等人的實驗發(fā)現(xiàn)，D2O反對稱伸縮基頻態(tài)(001)和(011)得到的產物OD幾乎沒有振動激發(fā)（J. Phys. Chem. 97, 2204 (1993)）。他們提出用局域模式（local mode）圖像來解釋，然而這個假定從未被理論研究證實。
大連化物所研究人員首次在理論上對H+H2O初始基態(tài)、第一對稱和反對稱伸縮振動激發(fā)態(tài)反應進行了全維態(tài)-態(tài)量子動力學研究。計算發(fā)現(xiàn)對稱和反對稱激發(fā)態(tài)反應表現(xiàn)的非常相似，更重要的是產生的OH都只有很小一部分在v=1態(tài)上，分布比例和基態(tài)與激發(fā)態(tài)的相對反應性非常接近，從而證實了local mode圖像，以及不反應的OH鍵在反應中作為旁觀者。在local mode圖像中，(100)和(001)態(tài)可以看作局域伸縮的線性組合，入射的H原子傾向于和激發(fā)起來的OH反應，使得產物OH主要在基態(tài)。這項精確的理論工作進一步加深了我們對模式選擇化學的理解。
