Dans la réaction chimique la plus simple de la nature, il existe une intersection conique bien connue entre le sol et le premier état excité. Par conséquent, le H + H 2 réaction et ses variantes isotopiques ont longtemps été le système de référence dans l'étude de l'effet de phase géométrique (GP) dans les réactions chimiques.

Précédemment, des efforts ont été faits pour observer et comprendre l'effet GP dans le H + H 2 réaction. Cependant, aucune preuve expérimentale convaincante de l'effet GP dans une réaction chimique n'a été détectée jusqu'à présent.

Récemment, des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine et de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences ont mené une enquête expérimentale et théorique combinée sur le H + HD à H 2 + Réaction D.

L'équipe expérimentale, qui était dirigée par le professeur Wang Xingan et le professeur Yang Xueming, ont réalisé une étude de faisceaux moléculaires croisés à l'aide de la technique d'imagerie ionique à carte de vitesse à haute résolution. Oscillations rapides de diffusion vers l'avant de H 2 (v', j') des produits ont été observés dans des sections efficaces différentielles à une énergie de collision au voisinage de H 3 intersection conique.

Le professeur Sun Zhigang a développé une approche théorique quantique unique pour considérer l'effet GP dans une réaction chimique. Basé sur une surface d'énergie potentielle précise récemment développée par le professeur Zhang Donghui, les chercheurs ont découvert que les structures d'oscillation observées expérimentalement dans les diffusions vers l'avant ne pouvaient être reproduites que par des calculs théoriques incluant l'effet de phase géométrique.

A travers cette étude, un nouveau mécanisme de réaction a également été découvert pour cette réaction de référence à forte collision. Cette enquête a clairement répondu à une question de longue date dans la dynamique des réactions chimiques, c'est à dire., comment l'effet GP influence profondément la réactivité chimique. L'étude a certainement des implications importantes pour les études de dynamique des systèmes moléculaires avec des intersections coniques en général.

Cette recherche, intitulé "Observation de l'effet de phase géométrique dans les H+HD à H 2 + Réaction D, " a été publié dans Science .

L'approximation de Born-Oppenheimer (BOA) est le fondement de la compréhension de la nature quantique des systèmes moléculaires et conduit au développement de concepts importants tels que les états électroniques et les orbites moléculaires. Dans une molécule, les interactions non adiabatiques entre états électroniques sont omniprésentes. Cependant, en raison de la nature compliquée des couplages non adiabatiques, les systèmes moléculaires sont souvent traités sans tenir compte des couplages non adiabatiques et de l'effet des états excités.

Cependant, en présence d'interactions coniques dans les systèmes moléculaires, de telles approximations pourraient s'effondrer. Il y a un demi-siècle, les scientifiques ont découvert qu'en introduisant une phase géométrique, on pourrait traiter correctement ces systèmes de manière quantique. Présentation d'un effet GP, cependant, pourrait avoir un effet profond sur les systèmes quantiques. Par exemple, l'un des effets Hall quantiques résulte d'un effet de phase géométrique électronique. Par conséquent, l'effet de la phase géométrique est une question fondamentale à la fois en physique et en chimie.