极慢离子-分子反应中的隧穿效应
化学物理
2023-03-28 v1
摘要
当经典路径在能量上被禁止时，无论是在气相反应、表面扩散还是液相化学中，量子隧穿反应都在化学中扮演着重要角色。一般而言，鉴于量子动力学的高维性，此类隧穿反应在理论上难以计算，在实验上也极难识别。然而，含氢体系允许精确的第一性原理计算。由此，氢分子与氘负离子 H_2 + D^- --> H^- + HD 的气相质子转移隧穿反应速率已被计算出来，但迄今缺乏实验验证。在此，我们报道在低温22极离子阱中进行的高灵敏度反应速率测量。我们观测到极低速率常数为 (5.2 +- 1.6) x 10^(-20) cm^3/s。该测量值与量子隧穿计算相符，可作为分子理论的基准并增进对基本碰撞过程的理解。在高 H_2 密度下观测到的反应速率对线性标度的偏离，可追溯到此前未观测到的射频离子阱中的加热动力学。
引用
@article{arxiv.2303.14948,
title = {Tunneling in a very slow ion-molecule reaction},
author = {Robert Wild and Markus Nötzold and Malcolm Simpson and Thuy Dung Tran and Roland Wester},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.14948},
year = {2023}
}