Illustrazione schematica dell'effetto di fase geometrica che si verifica nella reazione H+HD:la diversa interferenza di due percorsi di reazione. Attestazione:SUN Zhigang
Nella più semplice reazione chimica in natura, esiste una ben nota intersezione conica tra lo stato fondamentale e il primo stato eccitato. Perciò, l'H + H 2 La reazione e le sue varianti isotopiche sono state a lungo il sistema di riferimento nello studio dell'effetto della fase geometrica (GP) nelle reazioni chimiche.
In precedenza, sono stati fatti sforzi per osservare e comprendere l'effetto GP nell'H + H 2 reazione. Però, fino ad ora non è stata rilevata alcuna prova sperimentale convincente dell'effetto GP in alcuna reazione chimica.
Recentemente, ricercatori dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina e del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno condotto un'indagine sperimentale e teorica combinata dell'H + HD a H 2 + D reazione.
Il gruppo sperimentale, guidato dal Prof. Wang Xingan e dal Prof. Yang Xueming, ha eseguito uno studio a fasci molecolari incrociati utilizzando la tecnica di imaging ionico della mappa di velocità ad alta risoluzione. Oscillazioni rapide in avanti di H 2 (v', j') i prodotti sono stati osservati in sezioni trasversali differenziali a un'energia di collisione in prossimità dell'H 3 intersezione conica.
Il prof. Sun Zhigang ha sviluppato un approccio teorico quantistico unico per considerare l'effetto GP in una reazione chimica. Sulla base di una superficie di energia potenziale accurata di nuova concezione dal Prof. Zhang Donghui, i ricercatori hanno scoperto che le strutture di oscillazione osservate sperimentalmente negli scattering in avanti potevano essere riprodotte solo da calcoli teorici, incluso l'effetto di fase geometrica.
L'interferenza con il GP è sfasata rispetto a quella senza il GP. Attestazione:SUN Zhigang
Attraverso questo studio, è stato scoperto anche un nuovo meccanismo di reazione per questa reazione di riferimento ad alta collisione. Questa indagine ha risposto chiaramente a una domanda di vecchia data sulla dinamica delle reazioni chimiche, cioè., come l'effetto GP influenzi profondamente la reattività chimica. Lo studio ha certamente importanti implicazioni per gli studi di dinamica dei sistemi molecolari con intersezioni coniche in generale.
Questa ricerca, dal titolo "Osservazione dell'effetto di fase geometrica in H + HD a H 2 + D reazione, " è stato pubblicato in Scienza .
L'approssimazione di Born-Oppenheimer (BOA) è la base per comprendere la natura quantistica dei sistemi molecolari e porta allo sviluppo di concetti importanti come gli stati elettronici e le orbite molecolari. In una molecola, le interazioni non adiabatiche tra gli stati elettronici sono onnipresenti. Però, a causa della natura complicata degli accoppiamenti non adiabatici, i sistemi molecolari sono spesso trattati senza considerare gli accoppiamenti non adiabatici e l'effetto degli stati eccitati.
Però, in presenza di interazioni coniche nei sistemi molecolari, tali approssimazioni potrebbero crollare. Mezzo secolo fa, gli scienziati hanno scoperto che introducendo una fase geometrica, si potrebbe trattare adeguatamente questi sistemi in modo quantistico. Introducendo un effetto GP, però, potrebbe avere un profondo effetto sui sistemi quantistici. Per esempio, uno degli effetti Hall quantistici risulta da un effetto di fase geometrico elettronico. Perciò, l'effetto della fase geometrica è una questione fondamentale sia in fisica che in chimica.
