量子粒子的波动性会产生干涉效应,从而影响化学反应的结果;但迄今为止,这类干涉大多被认为来自两条空间上分离的反应路径,类似于光学中的杨氏双缝实验。
中国科学院大连化学物理研究所研究员袁开军、中科院院士杨学明团队等人以及南京大学韩山雨副教授、化学化工学院特聘谢代前教授等携手通过对HOD光解的精细实验,发现OD(X)产物碎片的转动态分布随激发波长显著变化。全维量子计算半定量地重现了实验观测,分析表明:这一现象源于直接解离路径与间接解离路径之间的动力学干涉——两条路径均穿过共线H–OD构型下的同一条锥形交叉(CI)缝,这种干涉在光学上可类比为单缝衍射。
这些动力学特征证明:即使在单一反应通道内,干涉也能出现,为调控锥形交叉介导的非绝热动力学提供了一种量子力学控制手段。很少有元素能像砷这样,鲜明地体现出化学的两面性——实用性与毒性完全取决于应用场景。
在人类历史上,砷始终扮演着关键角色;在现代科学中,以有机砷化合物(含As–C键的分子)的形式持续发挥重要作用。
然而,这类分子的合成长期受限于多步反应与剧毒砷试剂,严重制约了其实际应用。
南京大学配位化学国家重点实验室史壮志团队以及德国明斯特大学Frank Glorius团队携手提出一种颠覆性的“矿物到分子”合成策略:利用光氧化还原催化,在可见光照射下,将天然存在的硫化砷矿物(尤其是雌黄 As₂S₃)直接转化为结构多样的有机砷化合物。
通过矿物来源的砷与有机碘化物直接反应,该方法完全避开了有毒中间体,可一步高效构建结构丰富的功能化有机砷分子。
该策略适用于广泛底物,为有机砷合成提供了安全、可持续、可规模化的新路线,攻克了砷化学中长期存在的难题。
本工作连接地球化学与合成化学,为绿色分子制造提供了全新范式:将地球矿物资源直接转化为高价值功能分子。杨学明,1962年10月生,中国科学院院士,现任南方科技大学副校长、中国科学院大连化学物理研究所化学动力学研究中心主任,兼任国家自然科学基金委化学科学部主任、中国化学会副理事长等。长期从事气相与表面化学动力学研究工作,将化学反应动力学实验研究推到了前所未有的高水平上,并通过与理论学者的合作,解决了化学动力学研究领域长期存在的一些科学难题,在反应过渡态动力学以及非绝热动力学研究方面作出了重要贡献。曾获国家杰出青年科学基金资助,入选首批国家特支计划,研究成果两次入选“中国十大科技进展新闻”,一次入选“中国十大科学进展”,曾获国家自然科学二等奖(两次)、国务院政府特殊津贴、何梁何利基金科技进步奖、陈嘉庚科学奖、布罗依达奖、洪堡研究奖、全国创新争先奖、未来科学大奖-物质科学奖等。
曾主持国家自然科学基金科学中心项目、国家重大科研仪器设备专项等20余项科技项目。主持研制成功我国第一台大型自由电子激光科学研究用户装置,这是世界上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光装置。已经发表研究论文440多篇,其中16篇Science论文、1篇Nature论文。培养了一批优秀的博士研究生,其中有7人获得中国科学院院长特别奖,1人获得全国百篇优秀博士论文奖。