近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點實驗室博士劉舒、研究員張東輝在模式選擇化學(xué)領(lǐng)域取得新進展，證實了H+H₂O振動激發(fā)反應(yīng)中的局域模式圖像。相關(guān)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。

　　H+H₂O→H₂+OH及其同位素取代物作為最簡單的模式選擇反應(yīng)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鍵被同等地激發(fā)起來。所以人們通常認為，H₂O分子與入射的H原子反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)進行了全維態(tài)-態(tài)量子動力學(xué)研究。計算發(fā)現(xiàn)對稱和反對稱激發(fā)態(tài)反應(yīng)表現(xiàn)非常相似，更重要的是產(chǎn)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(yīng)性非常接近，從而證實了local mode圖像，以及不反應(yīng)的OH鍵在反應(yīng)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原子傾向于激發(fā)起來的OH反應(yīng)，使得產(chǎn)物OH主要在基態(tài)。這項精確的理論工作進一步加深了對模式選擇化學(xué)的理解。

大連化物所在模式選擇化學(xué)領(lǐng)域取得新進展