近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大連光源科學(xué)研究室研究員袁開軍團(tuán)隊(duì)，與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授王興安合作，利用自主研發(fā)的基于大連相干光源的離子成像實(shí)驗(yàn)裝置，首次在CS2分子的光解中觀測到C+S2產(chǎn)物通道，為天文觀測到的星際介質(zhì)S2的直接來源提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
星際空間硫化物的產(chǎn)生與演化是重要的研究課題。20世紀(jì)80年代，國際紫外線探測器人造衛(wèi)星（IUE satellite）陸續(xù)在多顆彗星上觀測到了CS、S2分子，而其母體分子CS2由于沒有永久偶極矩，在很長一段時間內(nèi)未被觀測到。目前，普遍認(rèn)為，CS2是慧核、星際塵?；虮酥写嬖诘臍怏w分子，而CS和S2是CS2光解產(chǎn)生的，但CS2主要的解離機(jī)理并不十分清楚，S2尚未被實(shí)驗(yàn)直接觀測到。因此，CS2的光解研究有助于人們進(jìn)一步了解彗星及星際塵埃的物質(zhì)組成及其相互演化過程。
科研人員利用大連相干光源結(jié)合時間切片-離子速度成像裝置，對CS2分子在紫外波段的雙光子光解和極紫外波段的單光子光解動力學(xué)開展研究。實(shí)驗(yàn)觀測到CS2分子直接解離產(chǎn)生C+S2的產(chǎn)物通道，并獲得了具有振動量子態(tài)分辨的電子基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物S2（X3Σg-/a1Δg/b1Σg+）。此外，科研人員結(jié)合理論計算給出了解離機(jī)理，其中1B2電子激發(fā)態(tài)在CS2分子的異構(gòu)化及隨后的解離過程中發(fā)揮了重要作用。該研究解釋了星際中S2碎片可能直接來源于CS2分子的輻射解離。
此前，科研人員探測了OCS分子解離生成C+SO的產(chǎn)物通道（The Journal of Physical Chemistry Letters，2019）。結(jié)合該研究，科研人員證明了典型的三原子分子ABC解離有另一個產(chǎn)物通道，即中間原子抽取通道（B+AC），這個通道可能普遍存在，有望為天文觀測提供更多相關(guān)依據(jù)以及觀測方法。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理化學(xué)快報》上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會動態(tài)化學(xué)前沿研究中心、國家自然科學(xué)基金、中科院關(guān)鍵技術(shù)團(tuán)隊(duì)等的資助。
大連化物所等利用自由電子激光揭示星際介質(zhì)S2碎片的直接來源
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