锐意创新 协力攻坚——分子反应动力学国家重点实验室

分子反应动力学国家重点实验室依托于中国科学院大连化学物理研究所，1987年经原国家计委批准建立，1992年通过国家验收，正式对国内外开放。

分子反应动力学是一门从宏观反应速率到微观的原子、分子以及量子态的水平上研究各种化学反应的动力学本质及规律的学问。分子反应动力学的研究不仅揭示了化学反应的本质，而且推动了化学激光的发展，揭示了臭氧层破坏的机理，发现了碳-60分子等，极大地推动了能源科学、大气环境科学以及新兴的纳米科学等领域的发展。分子反应动力学国家重点实验室的定位是：面向化学动力学前沿课题和国家需求，发展原创性的理论和研究方法，在原子、分子、量子态水平上理解化学反应的过程和机制，为与能源和环境等重要科学技术相关的化学反应过程的研究提供实验和理论基础。

保持领先，力求占据制高点

分子反应动力学国家重点实验室致力于发展和利用国际先进的化学反应动力学实验技术和高精度动力学理论相结合的方法，深入细致地研究重要化学过程中的动力学机理，在原子、分子的层次和量子态分辨水平上揭示基本化学动力学规律，在分子反应动力学基础科学研究中做出重要创新成果，为重大科学技术进步提供基础知识支撑，保持反应动力学研究的国际领先地位，占据国际化学反应动力学研究的制高点。

实验室A楼

实验室的研究内容包括：气相分子反应动力学、分子团簇结构和光谱、生物大分子结构及动力学、表面光化学反应动力学、液相超快动力学、量子动力学理论发展与应用、动力学实验研究新方法和仪器研制等。多年来，实验室一直是国内化学反应动力学的主要研究基地和承担国家重大基础研究项目的牵头单位，在交叉分子束实验技术、量子动力学和势能面计算、化学反应过渡态的结构和动力学机制的研究、非绝热动力学研究、物理化学实验仪器研制等方面的相关研究成果处于国际领先水平。

实验室自组建以来获得了多项奖励，其中包括：1项国家最高科学技术奖，4项国家自然科学奖二等奖，1项国家科技进步奖二等奖；3项中国科学院自然科学奖一等奖，1项中国科学院科技进步奖一等奖和4项辽宁省自然科学奖一等奖。研究成果有3项入选当年中国十大科技进展新闻。继1993年和2003年在Science上、2002年在Nature上各发表1篇文章后，实验室从2006年到2014年，连续九年的科研成果发表在Science上，为我国乃至国际化学反应动力学的学科发展做出了重要贡献，已经成为国际上备受瞩目的重要的分子反应动力学研究中心。值得一提的是，实验室在2009年和2014年化学类国家重点实验室评估中均被评为优秀实验室。

实验室未来的目标是，将建设一个在国际上独具特色的基于波长可调谐极紫外相干光源的化学反应动力学研究重要基地。在保持微观反应动力学国际领先地位的同时，将发展精确测量和计算化学反应速率的实验技术和理论方法，开展与能源、环境、国防密切相关的燃烧化学、大气化学、雾霾成分及形成机制、化学激光等方面的宏观动力学和微观机制的研究。

壮志不减，孕育原始创新成果

2020年，实验室攻坚克难，创新不断，在多个方面取得了新进展、新突破。

8月，实验室研究人员通过同时调控无机半导体纳米晶的波函数分布和表面受体分子的构型，采用时间分辨光谱观测到了无机/有机界面三线态能量转移中的“Through-space”与“Throughbond”机制，并基于此实现了高效的分子三线态敏化和三线态湮灭的光子上转换。研究成果发表于《德国应用化学》上。相关工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项A类“变革性洁净能源关键技术与示范”、辽宁省兴辽英才计划等项目的资助。

同月，实验室研究人员在零维全无机金属卤化物发光动力学机理研究方面也取得新进展，通过将铜掺入铯锌卤化物实现了在蓝光波段的高效发光。

全无机零维金属卤化物具有优异的发光性能和高的稳定性，在显示和固态照明等领域展现出广阔的应用前景。目前，全无机零维金属卤化物已在绿光、黄光和红光等波段取得了很高的发光效率。相比之下，高效蓝光发射全无机零维金属卤化物的发展仍面临挑战。

在这项工作中，研究团队首次合成了铜掺杂的零维铯锌卤化物单晶，成功实现了在纯蓝光波段的高效发光。研究发现Cs2ZnBr4中掺入Cu+以后，出现了明显的激子吸收峰，荧光峰的位置未发生变化，发光量子产率由3.6%提升到65.3%；同时，荧光寿命明显变长，表明Cu+掺杂可以有效抑制Cs2ZnBr4中的非辐射重组过程。详细的光谱分析显示，C s2Z n B r4:C u中的蓝光发射起源于三重态自陷激子，并在低温下表现出双重发射的特征。除了优异的光学性能，Cs2ZnBr4:Cu还表现出良好的潮湿稳定性和热稳定性。此外，科研人员通过进一步取代A位阳离子和卤素，可以获得具有高效天蓝色发光的Rb2ZnCl4:Cu，其发光量子产率高达73.1%。

该工作提出了一种开发环保、低成本、高效率的蓝光发射全无机零维金属卤化物的有效策略。研究成果发表于《德国应用化学》上。相关工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等基金的资助。

9月，实验室在化学反应的非绝热势能面构建中取得新进展，提出了一种新的神经网络方法用来构建包含锥形交叉的非绝热势能面。

在物理化学过程中，玻恩－奥本海默近似只有在所研究的电子态与其他电子态能量都足够分离的情况下才有效。而当电子态出现简并或者近简并时，玻恩－奥本海默近似失效。非绝热过程的动力学模拟原则上可以在绝热表象中进行，但当体系的电子态发生简并，例如锥形交叉时，电子态间的耦合会非常强烈，难以在绝热表象下直接用数学函数描述。因此，在非绝热表象下需要通过构建非绝热势能面来处理。此时，体系电子态间的耦合包含在非绝热势能面中，不需要被直接描述，且可大大简化薛定谔方程。

在该项研究中，研究人员提出了一种高效且精确的神经网络方法，用来拟合构建具有锥形交叉的耦合势能面。这个方法从概念上简单清晰，在数值上仅仅依赖于神经网络函数，能被人们很直观地实现和应用。不同于以前的拟合方法，研究人员通过拟合修正的导数耦合项，能够精确地描述锥形交叉区域以及渐近区的导数耦合和能量，在全维全域上实现了精确的非绝热势能面矩阵的构建。此外，应用该方法至NH3的光解体系，计算得到的动力学结果可以很好地重现实验结果。该方法能够拓展到更复杂、多电子态的体系中，对非绝热动力学的发展具有意义。

相关研究成果发表在《物理化学快报》上。相关工作得到了国家自然科学基金、国家科技部重点研发计划、中国科学院先导专项（B）“能源化学转化的本质与调控”的支持。

近年来，在国内外科技创新人才竞争愈发激烈的局势下，分子反应动力学国家重点实验室通过多方式、多途径吸引培养国内外优秀人才，着力打造科技创新的人才“尖刀连”，如今已形成一支在分子反应动力学基础科学研究、实验仪器研制领域享有盛誉的高水平人才队伍。未来，实验室将继续加强理论与实验的结合，集结最优势的科研资源和力量，最终孕育出重大的原始创新，推动学科发展和解决国家重大战略科学技术问题。