중국과학원 다롄(大連)화학물리연구소 Yang Xueming(楊學明) 원사와 Sun Zhigang(孫志剛) 연구원은 중국과학기술대학교 Wang Xingan(王興安) 교수와 공동으로 고해상도의 교차분자선 이온 이미징 장치를 이용하여 불소원자(F) + 수소중수소(HD) 분자 반응의 미시동역학 과정을 연구하고, 해당 반응 중의 특수 부분파 공명 현상을 이용하여 F원자의 전자 각운동량이 반응의 산란 동역학적 과정에 미치는 영향을 규명했다. 해당 연구 성과는 2021년 2월 26일에 국제학술지 "Science"에 게재되었다.

전자 회전 각운동량의 에너지는 분자 진동 에너지 또는 분자 회전 에너지에 비해 매우 미소하다. 전자 각운동량이 화학반응 동역학적 과정에 미치는 영향의 최초 감지는 분자반응 동역학 분야 연구에서의 획기적인 성과로, 자연계에 대한 인류의 인식 능력을 심층 향상시켰다. 현재, 교차 분자선 실험 기구는 미시적 수준에서 화학반응 동역학을 연구하는 유일한 실험 장치이다. 또한 화학반응 동역학 미시적 과정의 구체 메커니즘을 획득하기 위해서는 양자 역학 원리에 기반한 분자 동역학의 수치 시뮬레이션도 필수적이다.

일차 충돌로 인한 화학반응 조건에서 교차 분사선 장치는 진동-회전 상태 분해능의 화학반응 생성물을 감지할 수 있다. 또한, 고정밀 퍼텐셜 에너지면 구축을 기반으로 정확한 양자 분자 반응 동역학적 이론 분석을 수행할 수 있으며, 양자 상태 분해능을 보유한 화학반응 미시적 동태 과정을 자세히 추론할 수 있다.

최근 몇년간, Yang Xueming 원사와 Wang Xingan 교수는 교차 분자선 이온 이미징 장치를 심층 개발하여 생성물의 분해능 감지를 회전 상태까지 향상시켰다. 해당 실험 장치와 새로 개발한 양자 동역학적 이론 분석 방법을 결부하여 최초로 화학반응 중 양자 기하학적 위상 효과의 존재를 확인하였다. 해당 연구 성과는 2018년에 학술지 “Science”에 발표되었다. 따라서, 화학반응 동역학적 연구는 생성물 양자 진동 상태 분해능에서 회전 상태 분해능으로 업그레이드 되었다. 연구팀은 더욱 미시적인 수준에서 화학반응 동역학적 과정을 연구하기 위해 교차 분자선 장치 및 Sun Zhigang 연구원이 개발한 전자 각운동량 효과를 고려한 양자 동역학적 이론 시뮬레이션 방법을 결합하여 부분파 공명을 보유한 F + HD 반응의 동역학적 과정을 자세히 연구했다.

정보출처 : http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-03/01/content_463275.htm?div=-1