氢原子转移中的量子隧穿给聚合物降解带来不确定性
应用物理
2021-07-20 v1 材料科学
化学物理
计算物理
摘要
由轻元素构成的常见聚合物降解率低，对环境造成严重影响，已成为亟待解决的问题。作为单体聚合的逆过程，是什么使降解偏离理想化的顺序解聚过程，从而产生奇怪的降解产物甚至阻碍进一步降解？这是必须在原子层面解决的关键问题。在此，我们揭示降解过程中的氢原子转移（HAT）——通常归因于热效应——意外地表现出强的高温隧穿效应。这为上述问题提供了可能的答案。高精度第一性原理计算表明，在各种可能的HAT路径中，较低能垒与更强隧穿效应使与聚合物活性端相关的HAT反应更易发生。特别地，尽管HAT反应能垒仅比解聚小0.01量级，但前者的隧穿概率可达后者的14~32个数量级。此外，HAT之后的链断裂将导致除单体外的多种产物。我们的工作强调量子隧穿可能是降解中不确定性的重要来源，并将为调控聚合物降解过程提供方向。
引用
@article{arxiv.2107.08283,
title = {Quantum tunnelling in hydrogen atom transfer brings uncertainty to polymer degradation},
author = {Yu Zhu and Xinrui Yang and Famin Yu and Rui Wang and Qiang Chen and Zhanwen Zhang and Zhigang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.08283},
year = {2021}
}
备注
13 pages, 2 figures