太空漫游是人類探索宇宙邁出的關鍵一步，而在化學反應中，漫游反應作為一種特殊類型的反應機理也廣受科學家的關注。
2月16日，《科學》在線發表了一項關于漫游反應的重要研究進展。利用大連相干光源，我國科研人員發現了首例分子高激發態的漫游反應通道。這表明，漫游反應在化學反應中普遍存在。
這項研究成果由中國科學院大連化學物理研究所袁開軍研究員、楊學明院士實驗團隊聯合傅碧娜研究員、張東輝院士理論團隊共同完成。
化學反應的發生如同“翻山越嶺”。分子和原子需要像“登山者”一樣攀登過能量壁壘這座“高山”，才能轉換為新的物質。在傳統的化學反應過渡態理論中，反應主要沿著最小能量路徑進行，就像“登山者”通常要找到最低的山脊線越過高山，以此消耗最少的能量。
在某些化學反應中，分子可能會從山峰外圍“繞遠”，從微觀的角度看，原子或者基團不會立即從分子中斷開，而是在分子附近“晃蕩”，忽遠忽近，就像宇航員在太空“漫游”一樣，最終形成與傳統化學反應不同的產物，這就是漫游反應。
21世紀初，科學家第一次發現漫游反應。此后，針對漫游反應機理的研究一直局限于分子的低電子態和基態產物。只有吸收了極紫外光的高能量光子，分子才可以到達高激發態?！斑^去許多年，由于高亮度、可調諧的極紫外光源非常缺乏，分子的高激發態很難制備。因此分子達到高激發態時是否存在漫游反應，這個謎團一直沒有解開。”袁開軍說。
大連相干光源的出現，使這一難題迎刃而解。大連相干光源是我國第一臺極紫外自由電子激光，也是全球唯一運行在極紫外波段的自由電子激光用戶裝置。通過大連相干光源輸出高亮度、波長可以調諧的極紫外光，可以激發任何分子到特定的高激發態。
袁開軍研究員、楊學明院士團隊從事分子光化學反應研究多年，始終堅信分子在高激發態存在漫游反應?！霸谘兄拼筮B相干光源的時候，我們團隊就提前自主布局了幾個重大科研方向，星際分子光化學就是其中之一?！痹_軍說，“可以說，大連相干光源打開了研究分子高激發態反應機理研究的大門?！?/span>
研究團隊利用大連相干光源制備了高激發態的二氧化硫分子，并結合自主研制的高分辨率離子成像技術，探測了激發態氧氣產物的量子態分布。實驗發現，二氧化硫分子在133納米波段附近解離產生的激發態氧氣產物呈現兩種振動量子態分布。
隨后，傅碧娜研究員、張東輝院士團隊利用自主發展的高激發態勢能面構建方法和產物量子態分辨動力學計算，精確重現了實驗所觀測到的現象，揭示高激發態的二氧化硫分子可以通過漫游反應產生高振動態分布的氧氣產物，而傳統的最小能量路徑只能產生低振動態分布的氧氣產物。
實驗和理論結果一致！科研人員證實了高激發態漫游反應通道的存在。“這意味著，漫游反應在很多化學過程中普遍存在?！备当棠日f。
“通過這項研究，我們對以往化學反應的理論產生了新的認識，很多傳統化學反應理論無法解釋的現象都有可能用漫游反應機理來解釋，這將進一步提升人們對化學反應本質的理解?！睏顚W明說，“每一次基礎研究的突破，都擴展了人類認知的邊界，擴充了人類的知識儲備?！?/span>
