Científicos prueban por primera vez el momento angular electrónico en una reacción química
Una reacción química puede entenderse en detalle a nivel cuántico resuelto por estado, a través de un estudio combinado de experimentos de haz cruzado molecular y simulaciones teóricas de dinámica de reacción molecular cuántica.
os círculos de la izquierda son la medición experimental de las secciones transversales diferenciales resueltas por el estado del producto de la reacción F+HD, la imagen de la derecha es la función de onda de resonancia de onda parcial relacionada con la reacción.
DICP
En una condición de colisión única, el aparato de haz cruzado molecular es capaz de detectar el producto resuelto por el ángulo de dispersión con resolución de estado rotacional. Mientras que, con una superficie de energía potencial global precisa, la teoría de dispersión reactiva cuántica es capaz de predecir la información de dispersión reactiva correspondiente.
En estudios anteriores, la dinámica de la reacción química se reveló sólo con la resolución del estado rotacional del producto. La investigación de una reacción a un nivel más fino sería un avance inspirador.
Recientemente, el profesor YANG Xueming, del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS), y el profesor WANG Xing'an, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, desarrollaron un aparato de haz cruzado molecular con la técnica de imagen de mapa de velocidad de ionización de umbral, que permite sondear el producto de dispersión con alta resolución angular con el reconocimiento cuántico del estado de rotación.
Con este potente aparato, en combinación con la nueva teoría de dispersión reactiva cuántica desarrollada por el profesor SUN Zhigang del DICP, que incluía el efecto del momento angular electrónico, se reveló por primera vez el efecto del momento angular electrónico en una reacción química.
Este hallazgo se publicó en línea en Science.
Se distingue una resonancia cuántica de dispersión reactiva en la reacción F + HD (el átomo de flúor con el isótopo HD de la molécula de H2). Se ha tomado como prototipo para resolver las estructuras de resonancia de onda parcial en una reacción química.
Con esta característica, los científicos pensaron que se reconocería el papel del momento angular electrónico del átomo de F en esta reacción química. El átomo de F se caracterizaba por una órbita electrónica p con l=1, que podía influir en las estructuras de resonancia de onda parcial.
Se encontró que, al incluir el momento angular electrónico, la estructura de onda parcial única se dividiría en una estructura de resonancia de onda parcial cuádruple, que era capaz de variar las distribuciones angulares del producto químico.
La energía del momento angular electrónico es mucho menor que la energía rotacional de una molécula diatómica (~ varias decenas de número de onda). Su influencia en una reacción química es sutil y difícil de detectar.
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