中澳科学家观测到氢分子离子解体过程

2017年06月22日14:44  来源:新华社
 

两个本来亲密结合的质子在外力作用下逐渐疏远,唯一的电子努力维系它们之间的联系,但终告失败,只能选择跟随其中一方。澳大利亚和中国科学家最近观测到了氢分子离子解体的详细过程。

每个氢原子包含一个质子和一个电子,普通氢分子由两个氢原子组成。澳大利亚格里菲斯大学与中国上海交通大学研究人员在英国《自然·通讯》杂志上报告说,他们对普通氢分子施加激光脉冲,使它失去一个电子,变成两个质子共用一个电子的氢分子离子;此时电子起到化学键的作用,连接两个质子,维持着分子结构。

研究人员随后继续对氢分子离子施加激光脉冲,使两个质子间的距离越来越远,电子的运动也就越来越困难。经过15飞秒(1飞秒为千万亿分之一秒,10的负15次方)的时间,质子间距离达到约0.42纳米(1纳米等于10亿分之一米,10的负9次方)时,电子会最终跟随一个质子,两个质子彻底分开。

研究人员说,电子的这个“局域化”过程就是化学键断裂的过程。各种化学键的形成与断裂是化学反应的基础。他们还测量出了氢分子离子离解成独立原子或离子所需的时间和距离。这一成果有助于弄清化学反应的动态过程,设计新药物或新材料分子。

(责编:覃博雅、刘洁妍)

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