從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事在超冷分子和超冷化學(xué)量子模擬研究領(lǐng)域取得重要進展，首次在實驗中直接觀測到超低溫度下弱束縛分子與自由原子間發(fā)生的量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng)，并實現(xiàn)了其動力學(xué)探測，從而向基于超冷分子的超冷量子化學(xué)研究邁進了重要一步。這一重要研究成果已發(fā)表在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·物理學(xué)》上。

量子計算和模擬具有強大的并行計算和模擬能力，可有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律，為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計等提供指導(dǎo)。借助量子模擬，研究者可以在人工可控的環(huán)境中研究數(shù)以百萬計的候選材料，大幅節(jié)約在真實材料中開展試驗的時間和資金投入。諾貝爾物理學(xué)獎獲得者弗朗克·韋爾切克教授曾指出，量子模擬“將成為化學(xué)和材料科學(xué)的核心工具。”

可控化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的一個重要方向是對弱束縛分子化學(xué)反應(yīng)的研究。早在1978年，美國化學(xué)家就曾預(yù)言，弱束縛分子具有非同尋常的反應(yīng)性質(zhì)。但因弱束縛分子常溫下不存在，這一預(yù)言一直無法得到實驗檢驗。近年來，隨著超冷原子分子技術(shù)的發(fā)展，超低溫的弱束縛分子可以從接近絕對零度的原子氣中制備出來，使得對其化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的實驗研究成為可能。

在接近絕對零度時，分子的化學(xué)反應(yīng)完全由量子力學(xué)主導(dǎo)，將顯著改變化學(xué)反應(yīng)的行為。近年來，超冷化學(xué)反應(yīng)的研究取得了一系列重要實驗進展，但仍無法觀測到反應(yīng)中的產(chǎn)物。因此，超低溫下量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng)此前尚未被實驗實現(xiàn)。

在本次研究中，中國科大團隊首次成功觀測到了超低溫下弱束縛的分子和原子發(fā)生的可控化學(xué)反應(yīng)；并在此基礎(chǔ)上，利用精密的射頻場操作技術(shù)，成功探測了反應(yīng)的分子產(chǎn)物和原子產(chǎn)物，并進一步研究了其反應(yīng)動力學(xué)。實驗結(jié)果證實了弱束縛分子之間具有非同尋常的反應(yīng)性質(zhì)，驗證了美國科學(xué)家早在1978年的預(yù)言。

該實驗首次在超冷化學(xué)反應(yīng)中觀測到量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng)，從而將化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的實驗研究推進到量子水平。該成果得到《自然·物理學(xué)》審稿人高度評價：“該工作是超冷化學(xué)領(lǐng)域的一個重要的里程碑，將引起化學(xué)和物理研究者的廣泛興趣�！�

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