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超冷化學(xué)量子模擬研究獲進(jìn)展

時間:2017-07-10來1源:未知 作者:91boshi

本報訊(記者楊保國)中科院院士、中國科大教授潘建偉及同事在超冷分子和超冷化學(xué)量子模擬研究領(lǐng)域獲新進(jìn)展,首次在實驗中直接觀測到超低溫度下弱束縛分子與自由原子間發(fā)生的量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng),并實現(xiàn)了其動力學(xué)的探測,從而向基于超冷分子的超冷量子化學(xué)研究邁進(jìn)了重要一步。該成果7月4日發(fā)表于《自然—物理學(xué)》。

量子計算和模擬具有強(qiáng)大的并行計算和模擬能力,不僅為經(jīng)典計算機(jī)無法解決的大規(guī)模計算難題提供有效解決方案,也可有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律,為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計等提供指導(dǎo)。對化學(xué)反應(yīng)和材料進(jìn)行建模是量子計算最可能的應(yīng)用之一。借助量子模擬,研究者可以在人工可控的環(huán)境中研究數(shù)百萬計的候選材料,大幅減少在真實材料中開展實驗而投入的時間和資金。

近年來,超冷化學(xué)反應(yīng)的研究取得了一系列重要實驗進(jìn)展,但這些實驗只能測量反應(yīng)物的損失,而無法對反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行觀測。因此,超低溫下量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng)迄今尚未在實驗中實現(xiàn)。

研究人員利用弱束縛分子的束縛能可調(diào)節(jié)的特性,精確控制反應(yīng)中釋放的能量,實現(xiàn)了對反應(yīng)產(chǎn)物的囚禁。在此基礎(chǔ)上,他們利用精密的射頻場操作技術(shù),探測了反應(yīng)的分子產(chǎn)物和原子產(chǎn)物,并進(jìn)一步研究了其反應(yīng)動力學(xué)。

該實驗第一次在超冷化學(xué)反應(yīng)中觀測到量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng),從而將化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的實驗研究推進(jìn)到量子水平。

《中國科學(xué)報》 (2017-07-10 第1版 要聞)

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