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　　CO₂分子是火星、金星等行星大氣的主要成分，作為最簡單的三原子分子，其解離碎裂機理研究不僅具有重要的基礎意義，同時在行星大氣化學、探索太空移民技術等應用領域至關重要。中國科學院近代物理研究所原子物理中心科研人員與西安交通大學、中國科學技術大學、四川大學等單位合作，在CO₂解離碎裂機理研究方面取得新進展，相關成果以副封面形式發(fā)表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。 

　　圖1：火星大氣層中CO₂²⁺分子離子三體解離機理示意圖 

　　此項研究中，科研人員利用EBIS裝置產(chǎn)生的Ar²⁺離子束流輻照CO₂分子誘導其解離碎裂，利用反應成像譜儀裝置實現(xiàn)對解離碎片多重符合探測研究澄清了CO₂²⁺分子離子解離過程存在的三種不同通道（如圖1所示），并確定了各通道的分支比。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，母體離子不僅可以通過兩個CO鍵直接或次序斷離衰變，還首次觀測到化學鍵重組產(chǎn)生O₂⁺作為過渡態(tài)的異構化解離通道。通過進一步對末態(tài)碎片的動能分析表明，絕大多數(shù)解離碎片的速度超過了火星表面的逃逸速度，如圖2b中淡紅色部分。由于火星表面不存在能夠約束荷電粒子的磁場，當火星大氣層分子被宇宙射線照射發(fā)生解離碎裂時，超過逃逸速度的碎片將克服火星引力而發(fā)生逃逸。因此，本研究所觀測到的解離碎裂機制很可能是造成火星大氣層中氧原子逃逸的重要原因之一。 

　　圖2：分子離子解離各種碎片動能分布譜。圖b淡紅色區(qū)域為超過火星逃逸速度的事件 

　　該項工作得到了國家重點研發(fā)計劃與國家自然科學基金等項目的支持。 

　　文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.2c01908 

(原子分子結構與動力學室  供稿)