近日，大連化物所超快激光技術研究組（2503組）袁開軍研究員、楊學明院士團隊與英國皇家科學院Michael N. R. Ashfold院士、澳大利亞新南威爾士大學Christopher S. Hansen博士合作，利用大連相干光源研究乙烷分子的光化學取得新進展。
研究并開發(fā)利用地外行星的自然環(huán)境，一直是行星科學的中心研究目標。其中氣態(tài)巨行星（木星、土星、天王星和海王星）上有著豐富的分子化學反應過程，是星際化學家研究的長期目標。類似于地球，這些氣態(tài)巨行星在它們各自的軌道上圍繞著太陽運行，導致太陽輻射的季節(jié)性變化，進而造成了各種分子的相對豐度隨著維度和高度的周期性變化。CH4對近紅外太陽輻射的吸收是使這些行星上層大氣升溫的重要原因，而且它與C2H6和C2H2的產(chǎn)生有著密切的關系。理解CH4、C2H6和C2H2之間的動態(tài)平衡以及相對關系，是理解氣態(tài)巨行星大氣動力學的關鍵。因此該研究團隊基于大連相干光源對C2H6分子的光解動力學開展了系統(tǒng)的研究。
研究團隊在112至126 nm波長范圍內(nèi)，利用氫原子高里德堡態(tài)標記飛行時間質(zhì)譜技術，研究了C2H6光解中的H原子產(chǎn)出通道，利用超快相機實現(xiàn)多質(zhì)量探測時間切片離子速度成像技術，同時研究了CH3產(chǎn)出通道和CH2產(chǎn)出通道。研究團隊揭示了C2H5+H通道和CH3+CH2+H三體解離通道在乙烷光解中的重要性，這兩個解離通道應該被加入氣體巨行星的光化學模型中，而C2H2產(chǎn)物通道是次要的。這項工作有助于合理地解釋Cassini–Huygens航天探測器揭示的迄今為止無法解釋的木星大氣中C2H6與C2H2的豐度比。
這項工作是大連相干光源光化學實驗線站繼H2O分子（Nat. Commun., 10, 1250, 2019）和H2S分子（Nat. Commun., 11, 1547, 2020）之后，在小分子的光化學研究中取得的又一項重要科研成果。
相關成果發(fā)表在《化學科學》（Chemical Science）上。該研究得到了國家自然科學基金委動態(tài)化學前沿研究中心項目、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項B類“能源化學轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、自然科學基金面上項目等的支持。（文/圖 常堯）
