Gli alti pilastri e i globuli rotondi di polvere scura e freddo gas molecolare nelle nuvole stellari Credito:T. A. Rector &B. A. Wolpa, NOAO, AURA
Scienziati del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze e i loro collaboratori hanno studiato il meccanismo di rapida reattività dell'F + H 2 reazione a bassa temperatura e ha scoperto che una rapida reattività era effettivamente indotta dal tunneling potenziato dalla risonanza.
Questa scoperta spiega l'osservazione dell'HF nelle nuvole interstellari, che si genera solo attraverso la F + H 2 reazione. La ricerca è stata pubblicata su Chimica della natura .
In genere, una reazione chimica con una barriera energetica può avvenire solo a energie di collisione superiori alla barriera. Però, il tunneling quantistico ad energie al di sotto della barriera di reazione svolge un ruolo significativo in molti processi chimici, soprattutto a bassa temperatura.
La reazione chimica gioca un ruolo importante nell'evoluzione delle nubi interstellari. Nello spazio interstellare, la temperatura è particolarmente bassa, quindi gli effetti quantistici nelle reazioni possono svolgere un ruolo significativo.
L'HF nelle nubi interstellari è stato scoperto per la prima volta nel 1997, e recenti osservazioni hanno scoperto che l'HF è onnipresente nell'universo. Poiché la F + H 2 reazione, con una barriera energetica di 1,8kcal/mol, è l'unica fonte di HF osservata a bassa temperatura nelle nuvole interstellari, come procede rapidamente? Anche considerando il normale tunneling quantistico, la velocità di reazione è troppo bassa per essere osservata con una barriera di reazione di tale altezza (~800K).
La funzione d'onda dello stato di risonanza del suolo della reazione F + H2. Credito:DICP
Con un apparato a fascio incrociato molecolare migliorato, gli scienziati hanno misurato la spettroscopia di diffusione all'indietro specifica dello stato quantistico (QSSBSS) in funzione dell'energia di collisione nell'intervallo 1 ~ 35 meV. Un picco in QSSBSS è stato chiaramente osservato a circa 5 meV. Utilizzando un'analisi dinamica dettagliata su un'accurata superficie di energia potenziale (PES), hanno scoperto che il picco è stato prodotto dallo stato di risonanza fondamentale del F + H 2 alla reazione HF + H. Hanno anche scoperto che le oscillazioni a circa 20 meV sono state prodotte dal primo stato di risonanza eccitato del F + H 2 reazione.
Ulteriori analisi teoriche hanno indicato che se il contributo del tunneling potenziato dalla risonanza fosse rimosso dalla reattività, la costante di velocità di reazione di F + H 2 sotto i 10K si ridurrebbe di più di tre ordini di grandezza.
La spettroscopia di diffusione all'indietro specifica dello stato quantistico (QSSBSS) in funzione dell'energia di collisione e lo spettro fotoelettronico anionico ad alta risoluzione per FH2- misurato utilizzando la tecnica crio-SEVI. Credito:DICP
Così, la reattività di F + H 2 La reazione è quasi completamente derivata dal tunneling potenziato dalla risonanza dallo stato di risonanza fondamentale. Con un PES accurato, la teoria fornisce la costante di velocità di reazione per F + H 2 reazione in un ampio intervallo di temperature, che è essenziale per comprendere la chimica interstellare.
