研究揭示HNCO光解多重解离通道的新机制

 

近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员袁开军和研究员傅碧娜合作，发现HNCO分子光解产生一氧化碳有三种不同的解离通道，并阐明了分子激发态势能面的拓扑结构影响解离通道的新机制。相关成果发表在JACS Au上，并被选为ACS Editors’ Choice。

分子光化学的很多特性和势能面的拓扑结构密切相关。当涉及到电子激发态时，由多个耦合势能面主导的多重解离通道在光化学中是普遍存在的。原则上，化学过程的多重反应通道也可以发生在单一电子态。然而迄今为止，发生在单一电子态势能面的多重解离通道的例子在光化学研究中鲜有报道，探索这种现象一直是分子光化学研究的挑战。

本工作中，袁开军团队利用高分辨离子成像实验，观测到了HNCO在215nm附近光解，且一氧化碳产物的转动态呈现三个明显的布居峰。傅碧娜团队通过机器学习，构建了高精度的激发态势能面，并通过量子态分辨的动力学计算得到了与实验高度吻合的三重转动峰分布。经过理论的深入分析发现，HNCO分子在该波段附近存在三种不同的解离通道，这些通道均在S1电子激发态势能面上发生。研究证明，HNCO分子在过渡态区域附近存在独特的、狭窄的接受角，是单一电子激发态势能面观测到多种解离通道的重要原因。

该研究展示的动态图像有望成为一个典型范例，阐述分子光化学中势能面拓扑结构的重要性，有助于精准预测和控制分子光化学反应的结果。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00414