近日，南方科技大学化学系副教授杨天罡与美国加州大学洛杉矶分校、新墨西哥大学、西北大学等单位合作，在低温星际化学反应动力学研究中取得重要进展。研究成果以“Isomer-specific kinetics of the C+ + H2O reaction at the temperature of interstellar clouds”为题在Science Advances发表 。

众所周知，星际分子云的形成与演化的本质是发生化学反应，能够理解这些化学反应过程是进一步认识以及探索星际空间的基础。但是星际空间由于气体稀薄、温度低以及受宇宙辐射的影响，星际化学反应常会表现出不同的特性。例如低温下量子效应更加显著，导致经典模型预测不够准确。另外受辐射的影响，在某些区域（PDRs）离子（C+ ）广泛存在，相关的离子分子反应会占据主导。要想理解这些区域的演化过程，需要在相应的反应条件下对相关化学反应进行精确的测量。

在该研究中，团队设计了一套低温离子分子反应装置。此装置利用激光冷却以及协同冷却技术冷却C+离子，利用缓冲气体冷却技术冷却H2O分子，在高真空条件下实现了C+ + H2O反应在20K温度下的动力学研究。实验上首次在低温条件下测量到此反应两个产物通道(HOC+/HCO+)的分支比及速率常数，为星际化学模型提供了重要的数据。进一步理论分析揭示了该反应中的动力学特性。此研究中建立的反应装置能够进一步扩展到其它离子分子反应体系的研究，对于进一步理解气相条件下离子分子反应机理以及认识大气、燃烧等过程具有重要的实际意义。

图1.  C+ + H2O → HOC+/HCO+ + H反应装置示意图及产物分支比测量结果

原文链接： https://advances.sciencemag.org/content/7/2/eabe4080

供稿单位：化学系

通讯员：吴笑弟

编辑：程雯璟

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