利用大连光源,袁开军团队系统研究了水分子的光化学过程。将解离波长调谐至100纳米到112纳米范围,利用离子成像首次观测到O(1S)+H2产物通道。实验表明氢气产物主要分布在第三或者第四振动激发态,理论计算构建了水分子的过渡态结构并解释了振动激发态氢气的形成机理。基于水在宇宙星云和彗星大气中广泛存在,水分子光解为星际光辐射区域存在的振动激发态氢气的来源提供了新的途径,对建立星云和行星大气演化模型具有重要意义。
该工作是袁开军团队利用大连光源系统地研究水分子极紫外光化学过程的新突破。前期研究包括发现水分子光解产生超热的羟基自由基(Nat. Comm.,2019),观测到电子激发态的羟基超级转子的形成(JPCL,2020),水分子同位素诱导的偶然共振效应(JPCL,2019),水分子光解形成高振动激发的OH是火星大气辉光的来源(JPCL,2020),水分子三体解离产氧是行星早期大气中氧气的重要来源(Nat. Comm.,2021),以及水分子光化学中的同位素效应是太阳星云中D/H同位素分布不均的重要原因(Sci. Adv.,2021)。
相关研究成果以“Vibrationally Excited Molecular Hydrogen Production from the Water Photochemistry”为题,于近日发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。该工作的第一作者是我所2507组博士后常尧。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B类先导专项“能源化学转化的本质与调控”﹑自然科学基金优青项目、辽宁省兴辽英才等项目的资助。(文/图 常尧、袁开军)
文章链接:https://doi.org/10.1038/s41467-021-26599-9