图：美国堪萨斯州立大学科学家用强激光（红色所示）拍摄出含4个原子的乙炔分子（两个碳原子（黑色球体所示）和两个氢原子（白色球体所示））化学键断裂过程

近日，美国堪萨斯州立大学和西班牙巴塞罗那科学技术研究所（BIST）科学家组成的国际研究团队，首次用激光成功拍摄出含4个原子的分子在9飞秒内化学反应动态过程。这一发表在《科学》杂志上的最新研究成果将为科学家提供有力工具，以观察化学、生物学和物理学等领域不同类型的反应过程和分子变化。

飞秒只有一千万亿分之一秒，许多化学反应都发生在飞秒的瞬间，此前没有办法测量出飞秒过程中的分子变化。而用激光记录飞秒内分子变化，最早由堪萨斯州立大学物理学家林绮东（音译）和同事提出，并在2012年首次用激光拍摄出含两个原子的氧分子动态分解过程。而拍摄更大的分子需要用到更强的激光，经过近5年的漫长研究，林绮东团队终于与BIST光学研究所延斯·比格尔特团队携手攻克了这一挑战，拍摄出含4个原子的乙炔分子（两个碳原子和两个氢原子）化学键断裂过程。

该国际团队通过一种中红外激光诱导电子衍射（LIED）的技术，利用分子内部自有的电子为分子拍照，获得了乙炔内化学键断开过程的连拍图片。他们向乙炔分子施加一束强激光，激活分子内一个电子离开，启动乙炔分子发生分解反应，最后为这一发生在9飞秒内的分子变化连续拍摄出多张图片。“这是首次实时观察到9飞秒内的分子分解过程。”

研究团队还通过所获得的连拍照片，精确测算出乙炔分子内新化学键的长短。林绮东解释道，乙炔分子内有4个原子，分子结构内含多个化学键，借助飞秒激光工具，研究人员能测出化学键的断裂位置和先后顺序，从而更好地理解和控制化学反应过程。

文章链接：

B. Wolter, et al, "Ultrafast electron diffraction imaging of bond breaking in di-ionized acetylene,"Science  21 Oct 2016: Vol. 354, Issue 6310, pp. 308-312,  DOI: 10.1126/science.aah3429

新闻链接：

Physicists use lasers to capture first snapshots of rapid chemical bonds breaking

（本文文字来源：科技日报；作者：聂翠蓉；）

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