江凌课题组：发展基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法

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中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室研究员江凌、中科院院士杨学明、张东辉团队，与清华大学教授李隽合作，在中性水团簇研究方面取得新进展，发展了基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法。

　　团簇在能源催化和大气雾霾等诸多化学过程中广泛存在，团簇表征与性能研究对诠释化学反应机理至关重要。目前，离子团簇研究居多，而中性团簇由于缺乏电荷、难于探测，相关实验研究甚少，其瓶颈主要在于缺乏合适的紫外光源。2017年建成的大连相干光源，是目前世界上唯一工作在极紫外波段的自由电子激光用户装置，具有高亮度和脉冲时间特性，可以有效地实现单光子阈值电离，非常适合用于中性分子和团簇的高灵敏度和高时间分辨的探测和研究。
　　鉴于上述情况，江凌和杨学明团队，发展了基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验方法，用于质量选择中性团簇的高灵敏探测、结构表征和性能研究。
　　水是生命之源，水分子二聚体（(H2O)2）是研究冰和液态水氢键作用机制的模型体系。然而，(H2O)2的红外光谱指认仍然存在争议。在本工作中，江凌和杨学明团队利用自主研制的基于大连相干光源的中性团簇红外光谱实验站，对(H2O)2中性团簇展开了详细的研究，发现了分辨较好的四组谱峰；张东辉团队利用自行发展的全维势能面动力学方法，计算了红外谱图，将这四组谱峰精确地指认为不同化学环境下的OH伸缩振动模式；李隽团队利用分子轨道理论，剖析了成键特性，诠释了OH伸缩振动的分布规律。这些研究结果有助于理解复杂体系的红外光谱及结构特征。
　　由于大连相干光源的波长范围涵盖了绝大多数中性分子和团簇的第一电离势，因此，该工作为中性团簇结构与性能、催化反应中间体和自由基的探测、气溶胶成核机制、生物分子表征等领域的前沿科学研究提供了新的策略。
　　相关成果发表在《物理化学快报》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。该工作得到国家自然科学基金委动态化学前沿研究中心项目、中科院战略性先导专项（B类）“能源化学转化的本质与调控”﹑自然科学基金面上项目、大连化物所大连相干光源专项基金等资助。
         
         文章来源：大连化物所


        关于大连相干光源
        大连相干光源是当今世界上唯一工作在极紫外波段的自由电子激光用户装置，也是我国第一台自由电子激光大科学用户装置。在完成调试之后，这一装置将产生世界上最强的极紫外光束。光源的每一个激光脉冲可以发出超过10万亿个光子，波长可在50nm到150nm之间连续可调，具有完全的相干性，脉冲长度可以在飞秒和皮秒模式之间选择。这一光源在化学、物理、生物、能源、材料、环境等重要科学领域有着极为广泛的应用。
　　大连相干光源由国家自然科学基金委国家重大仪器专项资助，由中国科学院大连化学物理研究所和中国科学院上海应用物理研究所联合研制，项目于2012年初正式启动，2014年10月22日正式开工建设。正式开工以来，在不到两年的时间里完成了主要基建工程和主体光源装置的研制并实现首次出光，创造了同类大型科学装置建设的新纪录。这一项目也开创了我国科学研究专家与大科学装置研制专家成功合作的先例。


       江凌，男，2007年于日本神户大学获博士学位。曾先后在日本产业技术综合研究所（JSPS Fellow）、德国马普协会Fritz-Haber研究所（洪堡学者）工作。2011年8月以“百人计划”到大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室工作，2012年获中国科学院“百人计划”择优支持。
       杨学明，男，1962年10月生，汉族，无党派民主人士。中国科学院大连化学物理研究所研究员，分子反应动力学国家重点实验室化学动力学研究中心主任。中国化学会化学动力学专业委员会任，国家同步辐射实验室用户专家委员会主任。2012年4月至2017年3月任中国科学院大连化学物理研究所副所长。2011年当选为中国科学院院士。1991年获美国加州大学圣巴巴拉分校博士学位。曾在美国普林斯顿大学，加州大学劳伦斯伯克利国家实验室，台湾中研院原子与分子科学研究所做博士后、访问和工作。
        张东辉于1989年毕业于复旦大学物理学，1994年在纽约大学获得理学博士学位。 在纽约大学和芝加哥大学从事博士后研究后，于1997年加入新加坡国立大学担任助理教授，并于2000年晋升为副教授。2006年起入职于中国科学院大连化学物理研究所，并于2017年当选为中国科学院院士，现任该所分子反应动力学国家重点实验室主任。 他的主要研究领域是气相和表面化学反应的理论和计算研究。至今已发表200多篇论文，其中包括Science 9篇，PNAS 5篇。曾获新加坡青年科学家奖(2000年), 新加坡国家科学奖(2003年), 国家自然科学基金海外及港澳青年学者合作研究基金(2003年), 国家杰出青年科学基金(2006年)，辽宁省自然科学一等奖(2013年)，国家自然科学二等奖(2014年)。
        李隽，清华大学教授，1992年毕业于中国科学院福建物质结构研究所，师从我国著名结构化学家卢嘉锡教授。2004年入选清华大学“百名人才”引进计划，2005年受聘为教育部“长江学者”特聘教授，并获国家“杰出青年科学基金”资助。李隽教授的主要研究领域为理论与计算化学，在理论无机化学、镧系和锕系重元素量子化学、原子簇化学领域开展了长期的理论研究工作。