共振增强隧道效应引起星际云中的氟和对氢反应

2019-06-25 11:08:27 编辑：来源：

导读来自中国科学院大连化学物理研究所(DICP)及其合作者的科学家研究了低温下F + H 2反应快速反应的机理，发现共振增强隧道效应实际上是快速

来自中国科学院大连化学物理研究所(DICP)及其合作者的科学家研究了低温下F + H 2反应快速反应的机理，发现共振增强隧道效应实际上是快速反应。

这一发现解释了星际云中HF的观测结果，这是仅通过F + H 2反应产生的。该研究发表在Nature Chemistry上。

通常，具有能垒的化学反应只能在高于势垒的碰撞能量下发生。然而，在反应势垒以下的能量下的量子隧道效应在许多化学过程中起着重要作用，特别是在低温下。

化学反应在星际云的演化中起着重要作用。在星际空间，温度特别低，因此反应中的量子效应可能发挥重要作用。

星际云中的HF首次发现于1997年，最近的观测发现HF在宇宙中无处不在。由于F + H 2反应，能量势垒为1.8kcal / mol，是在星际云中低温下观测到的HF的唯一来源，它如何快速进行?即使考虑到正常的量子隧穿，反应速率也太低而不能用这种高度(~800K)的反应屏障观察到。

利用改进的分子交叉光束装置，科学家测量了量子态特定后向散射光谱(QSSBSS)作为1~35meV范围内碰撞能量的函数。在约5meV处清楚地观察到QSSBSS中的峰。利用对精确势能面(PES)的详细动力学分析，他们发现峰值是由F + H 2到HF + H反应的地面共振状态产生的。他们还发现，通过F + H 2反应的第一激发共振态产生约20meV的振荡。

进一步的理论分析表明，如果从反应性中去除共振增强隧穿的贡献，则F + H 2低于10K 的反应速率常数将减少三个数量级以上。

因此，F + H 2反应的反应性几乎完全来自于来自地谐振状态的共振增强隧穿。通过精确的PES，该理论提供了在宽温度范围内F + H 2反应的反应速率常数，这对于理解星际化学是必不可少的。

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