飛秒化學(xué)？飛秒化學(xué)的基本概念是研究化學(xué)反應(yīng)中分子間相互作用的動力學(xué)過程的一個(gè)領(lǐng)域，主要探究反應(yīng)的速率、反應(yīng)機(jī)理、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程等信息。1、飛秒化學(xué)的研究內(nèi)容 飛秒化學(xué)的研究內(nèi)容主要包括三個(gè)方面：反應(yīng)動力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。反應(yīng)動力學(xué)主要研究化學(xué)反應(yīng)的速率，那么，飛秒化學(xué)？一起來了解一下吧。
飛秒化學(xué) 活化絡(luò)合物理論中關(guān)于“過渡狀態(tài)”的概念,長時(shí)間來一直是個(gè)理論假設(shè),反應(yīng)物越過這個(gè)過渡狀態(tài)就形成了...使對化學(xué)反應(yīng)過程時(shí)間的測定由納秒級延伸到飛秒級,從而誕生了物理化學(xué)的新領(lǐng)域——飛秒化學(xué)。...
飛秒化學(xué)的基本概念是研究化學(xué)反應(yīng)中分子間相互作用的動力學(xué)過程的一個(gè)領(lǐng)域，主要探究反應(yīng)的速率、反應(yīng)機(jī)理、物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程等信息。
1、飛秒化學(xué)的研究內(nèi)容
飛秒化學(xué)的研究內(nèi)容主要包括三個(gè)方面：反應(yīng)動力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程。反應(yīng)動力學(xué)主要研究化學(xué)反應(yīng)的速率，即反應(yīng)過程中分子之間的相互作用和能量轉(zhuǎn)化等。
反應(yīng)機(jī)理則關(guān)注化學(xué)反應(yīng)的微觀過程，包括反應(yīng)中間體的穩(wěn)定性、反應(yīng)途徑等。物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程研究化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化等，通過激光誘導(dǎo)等方式實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化。
2、飛秒化學(xué)的研究方法
飛秒化學(xué)的研究方法主要包括激光誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)、光譜學(xué)技術(shù)和理論計(jì)算等。激光誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)是通過飛秒激光作用于分子，實(shí)現(xiàn)分子的激發(fā)和離子化等過程，從而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。
光譜學(xué)技術(shù)則是通過觀測化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的光譜信息，了解反應(yīng)的動力學(xué)過程和反應(yīng)機(jī)理等信息。理論計(jì)算則是利用計(jì)算機(jī)模擬等方法，對化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行模擬和預(yù)測，為實(shí)驗(yàn)提供理論支持。
飛秒化學(xué)的起源和發(fā)展以及未來發(fā)展
1、飛秒化學(xué)的起源
飛秒化學(xué)起源于上世紀(jì)六十年代，當(dāng)時(shí)科學(xué)家們開始利用激光技術(shù)對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究。
飛秒化學(xué)是一種革命性的研究領(lǐng)域，它通過飛秒激光技術(shù)，以驚人的幾十飛秒速度捕捉反應(yīng)中的分子動態(tài)。在澤韋爾小組的工作中，他們利用這一技術(shù)在化學(xué)反應(yīng)的瞬間捕捉到了分子的過渡態(tài)，揭示了反應(yīng)過程中的微妙平衡，如原子振動和中間體的存在。
在分解ICN到I+CN的實(shí)驗(yàn)中，澤韋爾小組在200fs內(nèi)清晰觀察到鍵斷裂的過渡態(tài)。而在Nal→Na+I-的實(shí)驗(yàn)中，他們通過分子束技術(shù)和光譜分析，發(fā)現(xiàn)分子間的相互作用和狀態(tài)變化，精確地描繪了核間距變化與反應(yīng)狀態(tài)的關(guān)系。
在H＋CO2反應(yīng)中，研究顯示反應(yīng)經(jīng)歷了相對較長的HOCO狀態(tài)，而在C2I2F4→C2F4+2I的實(shí)驗(yàn)中，證實(shí)了兩個(gè)化學(xué)鍵的協(xié)同斷裂。飛秒化學(xué)甚至揭示了苯與I2的復(fù)雜反應(yīng)機(jī)制，其中電子轉(zhuǎn)移和鍵斷裂過程在750fs內(nèi)完成。
深入研究中，飛秒技術(shù)也被用于理解有機(jī)反應(yīng)的平衡過程，如丁烷的開環(huán)與閉環(huán)，可能涉及單個(gè)或兩個(gè)能壘的過渡態(tài)。澤韋爾的研究證實(shí)了這些中間體的存在，并揭示了它們的壽命為700fs。
在光異構(gòu)化反應(yīng)中，飛秒技術(shù)展示了分子間的同步旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，如視黃醛的順反異構(gòu)轉(zhuǎn)化。而植物葉綠素的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制，飛秒化學(xué)提供了關(guān)鍵的解釋，揭示了光子能量如何集中在特定雙鍵上，從而高效進(jìn)行光合作用。
飛秒科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已有近20年歷史，80年代末澤維爾教授做了一系列試驗(yàn)，他用可能是世界上速度最快的激光閃光照相機(jī)拍攝到一百萬億分之一秒瞬間處于化學(xué)反應(yīng)中的原子的化學(xué)鍵斷裂和新形成的過程。這種照相機(jī)用激光以幾十萬億分之一秒的速度閃光，可以拍攝到反應(yīng)中一次原子振蕩的圖像。他創(chuàng)立的這種物理化學(xué)被稱為飛秒化學(xué)，飛秒即毫微微秒（是一秒的千萬億分之一），即用高速照相機(jī)拍攝化學(xué)反應(yīng)過程中的分子，記錄其在反應(yīng)狀態(tài)下的圖像，以研究化學(xué)反應(yīng)。常規(guī)狀態(tài)下，人們是看不見原子和分子的化學(xué)反應(yīng)過程的，現(xiàn)在則可以通過澤維爾教授在80年代末開創(chuàng)的飛秒化學(xué)技術(shù)研究單個(gè)原子的運(yùn)動過程。
澤維爾的實(shí)驗(yàn)使用了超短激光技術(shù)，即飛秒光學(xué)技術(shù)。猶如電視節(jié)目通過慢動作來觀看足球賽精彩鏡頭那樣，他的研究成果可以讓人們通過“慢動作”觀察處于化學(xué)反應(yīng)過程中的原子與分子的轉(zhuǎn)變狀態(tài)，從根本上改變了我們對化學(xué)反應(yīng)過程的認(rèn)識。澤維爾通過“對基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)的先驅(qū)性研究”，使人類得以研究和預(yù)測重要的化學(xué)反應(yīng)，澤維爾因而給化學(xué)以及相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域帶來了一場革命。
諾貝爾獎(jiǎng)艾哈邁德的飛秒化學(xué)不能觀察到(原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu))
飛秒化學(xué)可以觀察到原子的運(yùn)動，所以它可以觀察到：
化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物分子的分解（分子分解成原子了），
反應(yīng)中原子的運(yùn)動、
化學(xué)反應(yīng)中生成物分子的形式（分子是原子的組合體），
而原子核相對于原子而言太小了
以上就是飛秒化學(xué)的全部內(nèi)容，生命科學(xué)領(lǐng)域是飛秒化學(xué)的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域。通過飛秒光學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，科學(xué)家們能夠以時(shí)間分辨極高的“慢動作”觀察生物分子在化學(xué)反應(yīng)中的動態(tài)變化，這對于理解生命過程中的化學(xué)機(jī)制具有革命性的意義。總的來說，飛秒化學(xué)就像是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程中的超級慢鏡頭，它揭示了原子與分子在瞬息萬變中的微細(xì)轉(zhuǎn)變。
