激光揭示了水光化学中电子激发的羟基超级转子

宇宙中高能辐射场的存在会产生各种超激分子，它们作为反应中间体发挥着重要作用。在行星的高层大气和行星状星云的光解离区(PDR)中，了解超激发分子的裂解过程很重要。然而，由于缺乏高能光子来将分子激发到高激发态，在实验室中对这种过程的研究具有挑战性。

随着中国大连的大连相干光源(DCLS)中的强脉冲自由电子激光(FEL)的出现，分子和自由基的光致碎裂研究对于100 nm以下的真空紫外(VUV)波长已变得可行。采用高分辨率平移能量谱。

最近，中国科学院大连化学物理研究所(DICP)的袁开军教授和杨学明教授的研究小组与南京大学的胡锡熙教授和谢代谦教授合作，用电子方法激发了OH超转子首次在水光化学中应用。

这项研究发表在8月24日的《物理化学快报》上。

“我们使用波长为96.4 nm的VUV-FEL激光脉冲将水分子激发到高Rydberg态，能量高于其电离能，然后使用HRTOF检测该超兴奋水分子碎片中产生的H原子技术。”袁教授说。

该实验结果表明，该二进制碎裂通道H + OH和三重渠道O + 2H两者都存在于96.4纳米光解。首次观察到电子激发的OH超转子，其内能刚好高于OH(A)的离解能，仅由大型离心屏障支撑。这些电子激发的OH超转子的寿命取决于隧穿效应和预离解效应。

“我们重新计算了OH的势能曲线，发现即使N = 36，OH的纯旋转能级也已经超过其解离极限，并且这种状态通过离心势垒的隧穿寿命相当长(> 2年，但是，振动水平与排斥状态的相交导致了严重的预分离，”胡教授说。

预离解速率比隧穿速率快几个数量级。结果，OH超级转子的寿命约为370-57 ps。这表明在本工作中确定的这些电子激发的超级转子可能在随后在稠密大气中的化学反应中起作用。