跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的是对CSS支持有限的浏览器版本。为了获得最好的体验,我们建议您使用最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。同时,为了确保持续的支持,我们将在没有样式和JavaScript的情况下显示站点。

F + NH过渡态区共振的观察3.使用阴离子光电子能谱反应

摘要

化学反应的过渡态是反应物和生成物之间的反应势能面(PES)上的划分面,因此对理解化学反应具有根本意义。过渡态的瞬态性质对其实验表征提出了挑战。基于负离子光分离的过渡态光谱实验可以直接探测PES的这一区域,揭示与过渡态相关的详细振动结构。这里我们研究F + NH3.→hf + nh2低温冷却FNH的慢光电子速度图成像光谱反应3.阴离子。在全局PES上进行的降维量子动力学模拟结果与实验结果非常吻合,使谱结构的分配成为可能。我们的实验和理论结合研究揭示了在F + NH的产物阱中存在多种振动Feshbach共振3.PES。在更高的能量下,光谱识别归因于跨越过渡态和进入反应物复合物的共振的特征,这些共振可能影响双分子反应动力学。

这是订阅内容的预览,通过你所在的机构访问

访问选项

买条

在ReadCube上获得时间限制或全文访问。

32.00美元

所有价格均为净价格。

图1:FNH光脱能图3.转移到中性F + NH的过渡态区域3.的反应。
图2:FNH的光脱谱图3.
图3:F + NH的2D图3.通过光分离获得波函数。

数据可用性

资料载于本文内,可于以下网址下载https://doi.org/10.5281/zenodo.7332846源数据提供了这篇论文。

代码的可用性

相关代码,如生成阴离子和中性PESs的子例程以及量子散射代码,可在GitHub上获得https://github.com/apmtcc/AB-CDE并在README文件中有描述。

参考文献

  1. 化学反应中被激活的复合体。j .化学。理论物理。3., 107(1935)。

    文章中科院谷歌学者

  2. 波兰尼,j.c.,泽维尔,a.h.过渡态的直接观测。Acc。化学。Res。28, 119-132(1995)。

    文章中科院谷歌学者

  3. 特鲁拉,D. G.,加勒特,B. C.和Klippenstein, S. J.过渡态理论的现状。期刊。化学。One hundred., 12771-12800(1996)。

    文章中科院谷歌学者

  4. 郭海华,刘凯。过渡态及其以外对化学反应性的控制。化学。科学。7, 3992-4003(2016)。

    文章中科院PubMed公共医学中心谷歌学者

  5. 化学反应的激光控制。科学279, 1875-1879(1998)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  6. 刘凯平。用模式、键和立体选择性控制甲烷双分子反应的振动。为基础。启。化学。67, 91-111(2016)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  7. 杨,T. G.等。Cl + HD的极短反应共振(v= 1)→DCl + H,化学键软化。科学347, 60-63(2015)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  8. 何俊杰,何文敏,李文杰。用光电子能谱研究偏二乙烯的单线态和三重态2C = CD2C = CHDC = C.Vinylidene-acetylene异构化。j .化学。理论物理。91, 5974(1989)。

    文章中科院谷歌学者

  9. 温托尔德,P. G., Hrovat, D. A., Borden, W. T. & Lineberger, W. C.环乙酸的过渡态光谱。科学272, 1456-1459(1996)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  10. 迪瓦恩,J. A.等。偏二乙烯异构化阴离子光电子谱的编码。科学358, 336-339(2017)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  11. 梅茨,R. B.,韦弗,A., Bradforth, S. E., Kitsopoulos, T. N.和Neumark, D. M.用负离子光分离探测过渡态:Cl + HCl和Br + HBr反应。期刊。化学。94, 1377-1388(1990)。

    文章谷歌学者

  12. 布拉德福斯,S. E.,阿诺德,D. W.,梅茨,R. B.,韦弗,A. &纽马克,D. M.过渡态的光谱:氟的氢提取反应。期刊。化学。95, 8066-8078(1991)。

    文章中科院谷歌学者

  13. 马诺洛波洛斯,D. E.等。F + H的过渡态2的反应。科学262, 1852-1855(1993)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  14. 布拉福斯,S. E.,韦弗,A.,阿诺德,D. W.,梅茨,R. B.和纽马克,D. M.用BrHI的光电子能谱检查Br + HI, Cl + HI和F + HI氢提取转移反应, ClHI和FHIj .化学。理论物理。92, 7205-7222(1990)。

    文章中科院谷歌学者

  15. 分子光谱学的半经典方法。Acc。化学。Res。14, 368-375(1981)。

    文章中科院谷歌学者

  16. 罗奎特,罗奎特,J. C.,德维切,J. &胡宾-弗兰斯金,M.分子内动力学的光电子能谱。一、适用于N2+,《哈佛商业评论》+和HCN+j .化学。理论物理。76, 4692-4699(1982)。

    文章中科院谷歌学者

  17. 用负离子光剥离探测过渡态:实验与理论。理论物理。化学。化学。理论物理。7, 433-442(2005)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  18. Kitsopoulos, t.n., Waller, i.m., Loeser, J. G. & Neumark, d.m.。负离子的高分辨率阈值光剥离光谱。化学。理论物理。列托人。159, 300-306(1989)。

    文章中科院谷歌学者

  19. Hock, C., Kim, J. B., Weichman, M. L., Yacovitch, T. I. & Neumark, D. M.冷负离子的慢光电子速度图成像光谱。j .化学。理论物理。137, 224201(2012)。

    文章谷歌学者

  20. 沃勒,i.m., Kitsopoulos, t.n.和Neumark, d.m.阈值光分离光谱的I + HI过渡态区域。期刊。化学。94, 2240-2242(1990)。

    文章中科院谷歌学者

  21. 金,J. B.等。F + H共振的光谱观察2的反应。科学349, 510-513(2015)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  22. 韦斯特曼,T.等人。氟与甲烷基本化学反应入口通道的共振。Angew。化学。Int。艾德。53, 1122-1126(2014)。

    文章中科院谷歌学者

  23. Weichman, m.l.等人。F + CH出口通道中的Feshbach共振3.oh→hf + ch3.用过渡态光谱观察O反应。Nat,化学。9, 950-955(2017)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  24. 王,T.等。化学反应中的动力共振。化学。Soc。牧师。47, 6744-6763(2018)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  25. 张宝林,刘建平,刘国平。Cl + CH反应性共振的成像4的反应。j .化学。理论物理。122, 101102(2005)。

    文章PubMed谷歌学者

  26. 张晓霞,李亮,陈俊,刘胜,张德华,F + H中的Feshbach共振2O→HF + OH反应。Commun Nat。11, 223(2020)。

    文章中科院PubMed公共医学中心谷歌学者

  27. 田玲,朱玉峰,宋宏伟,杨明辉。F(2p) + nh3.→hf + nh2精确势能面上的反应:动力学和动力学。理论物理。化学。化学。理论物理。21, 11385-11394(2019)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  28. 马诺查,A. S., Setser, D. W. & Wickramaaratchi, M. A.氟原子与III、IV和V族氢化物反应中的振动能量处理。化学。理论物理。76, 129-146(1983)。

    文章中科院谷歌学者

  29. 唐纳森,帕森斯,斯隆,斯托罗。F原子与NH反应中的振动-能量分配3.和ND3.化学。理论物理。85, 47-62(1984)。

    文章中科院谷歌学者

  30. 沃特冈卡,S. & Setser, D. W. F原子与NH反应中的振动能量处理3., ND3.N2H4和CH3.ND2j .化学。理论物理。86, 4477-4487(1987)。

    文章中科院谷歌学者

  31. 肖春峰,沈国良,王晓燕,范海娟,杨晓明。F原子与氨反应动力学的交叉光束研究。期刊。化学。一个114, 4520-4523(2010)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  32. Espinosa-Garcia, J. & Corchado, J. C.无鞍点NH反应的分析面3.+ f→nh2+跳频。变分过渡态理论的应用。期刊。化学。一个101, 7336-7344(1997)。

    文章中科院谷歌学者

  33. 埃斯皮诺萨-加西亚,J.和蒙格-帕拉西奥斯,F + NH的理论研究3.和F + ND3.反应机理及与实验的比较。期刊。化学。一个115, 13759-13763(2011)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  34. Weichman, M. L., DeVine, J. A., Levine, D. S., Kim, J. B. & Neumark, D. M.通过慢光电子速度图成像研究9-,1-和2-蒽基自由基的异构体特异性电子结构。国家科学院学报美国113, 1698-1705(2016)。

    文章中科院PubMed公共医学中心谷歌学者

  35. 德威特,M.,巴宾,M. C.和纽马克,D. M.振动激发OH的高分辨率光电子能谱学期刊。化学。一个125, 7260-7265(2021)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  36. 奥托,R.等。F + H成像动力学2O→HF + OH从井到屏障的势能面。科学343, 396-399(2014)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  37. 冯浩,孙文贵,谢永明,谢福华。F + NH是否有入口综合大楼3.反应?化学。亚洲J。6, 3152-3156(2011)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  38. Espinosa-Garcia, J., Fernandez-Ramos, A., Suleimanov, Y. V. & Corchado, J. C. F(2p) + nh3.氢的提取反应。期刊。化学。一个118, 554-560 (2014)

  39. 田玲,宋海华,杨明。弯曲激发对氟原子与氨反应动力学的影响。理论物理。化学。化学。理论物理。23, 2715-2722(2021)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  40. 马金勇,郭海峰。FH光脱开的反应性和非反应性Feshbach共振2O期刊。化学。列托人。6, 4822-4826(2015)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  41. 亚科维奇,t.i.等人。F + H的振动分辨过渡态谱2和F + CH4反应。法拉第讨论。157, 399-414(2012)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  42. 周俊杰,周明杰,聂明杰。利用慢光电子成像研究负离子的高分辨率光分离光谱。j .化学。理论物理。121, 6317-6322(2004)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  43. 负离子的慢电子速度图成像:光谱学和动力学的应用。期刊。化学。一个112, 13287-13301(2008)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  44. 魏克曼,M. L. &纽马克,D. M.低温冷却阴离子的慢光电子速度图成像。为基础。启。化学。69, 101-124(2018)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  45. 甚至,U., Jortner, J., Noy, D., Lavie, N. & Cossart-Magos, C. 1k以下大分子冷却和He团簇形成。j .化学。理论物理。112, 8068-8071(2000)。

    文章中科院谷歌学者

  46. 金,J. B.,霍克,C.,雅科维奇,T. I. &纽马克,D. M.慢光电子速度图成像光谱的冷硫代化物(S3.).期刊。化学。一个117, 8126-8131(2013)。

    文章中科院PubMed谷歌学者

  47. 威利,W. C. &麦克拉伦,i.h.飞行时间质谱仪与改进的分辨率。启科学。Instrum。26, 1150-1157(1955)。

    文章中科院谷歌学者

  48. 艾平克,A. T. J. B. &帕克,D. H.使用静电透镜的离子和电子速度图成像:在分子氧光电子和光碎片离子成像中的应用。启科学。Instrum。68, 3477-3484(1997)。

    文章中科院谷歌学者

  49. 钱德勒,D. W. &休斯顿,P. L.通过多光子电离检测状态选择光解离产物的二维成像。j .化学。理论物理。87, 1445-1447(1987)。

    文章中科院谷歌学者

  50. 套装,a.g.特邀评论文章:光碎片成像。启科学。Instrum。89, 111101(2018)。

    文章PubMed谷歌学者

  51. Hansen, E. W. & Law, P. L.计算Abel变换及其逆的递归方法。J.选择科学点。一个2, 510-520(1985)。

    文章谷歌学者

  52. Blondel, C., Delsart, C. & Goldfarb, F. μ eV级电子能谱和Si和F的电子亲和性。期刊。B。Mol. Opt.物理。34, l281-l288(2001)。

    文章中科院谷歌学者

  53. 郭华。基于多项式传播的光解离时间无关理论。j .化学。理论物理。108, 2466(1998)。

    文章中科院谷歌学者

  54. Knizia, G., Adler, T. B. & Werner, H. J.简化CCSD(T)-F12方法:理论和基准。j .化学。理论物理。130, 054104(2009)。

    文章PubMed谷歌学者

  55. 肯德尔,R. A.,邓宁,T. H. &哈里森,R. J.重温第一排原子的电子亲和性。系统基集和波函数。j .化学。理论物理。96, 6796-6806(1992)。

    文章中科院谷歌学者

  56. 邵凯杰,陈俊,赵志强,张德华。基于基本不变神经网络的通信势能曲面拟合。j .化学。理论物理。145, 071101(2016)。

    文章PubMed谷歌学者

下载参考

确认

我们感谢空军科学研究办公室通过拨款FA9550-19-1-0051 (D.M.N.)和FA9550-22-1-0350 (H.G.)提供的支持。我们也感谢中国国家自然科学基金对21973109和21921004 (H.S.)项目的支持。M.C.B.感谢陆军研究办公室提供国防科学与工程研究生奖学金。J.A.L.感谢亚历山大·冯·洪堡基金会提供费奥多尔·莱宁研究奖学金。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

M.C.B., M.D.和J.A.L.在D.M.N.的支持下,对M.L.W.和j.b.k.收集的数据进行了分析。所有计算都是在H.G.的协助下由H.S.进行和分析的

相应的作者

对应到宏伟的歌丹尼尔·m·纽马克

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

同行评审

同行评审信息

化学性质感谢Gabor Czako、Xueming Yang和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。

额外的信息

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

补充信息

补充信息

补充讨论,图1-4,表1-3及参考文献。

源数据

图1 .来源数据

中性反应势能面理论数据。

图2 .来源数据

标题反应的实验和理论光电子能谱。

图3 .源数据

计算阴离子和共振波函数以及反应势能面。

权利和权限

根据与作者或其他权利持有人签订的出版协议,自然或其许可方(例如,社会或其他合作伙伴)对本文拥有排他性权利;作者对这篇文章接受的手稿版本的自我存档仅受此类出版协议的条款和适用法律的约束。

转载及权限

关于本文

通过CrossMark验证货币和真实性

引用本文

巴宾,m.c.,德威特,M.,刘,J.A.et al。F + NH过渡态区共振的观察3.使用阴离子光电子能谱反应。Nat,化学。(2022)。https://doi.org/10.1038/s41557-022-01100-1

下载引用

  • 收到了

  • 接受

  • 发表

  • DOIhttps://doi.org/10.1038/s41557-022-01100-1

搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报时事通讯-什么重要的科学,免费到您的收件箱每天。

获取当天最重要的科学故事,免费在您的收件箱。 注册《自然简报》
Baidu
map