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　　近代物理所原子物理中心馬新文研究員團(tuán)隊利用自主研發(fā)的反應(yīng)顯微成像譜儀開展了ArCH₄團(tuán)簇的碎裂實驗，在原子間庫侖衰變誘導(dǎo)分子電離解離方面取得了重要進(jìn)展。該研究于12月18日發(fā)表在國際物理學(xué)頂級期刊Physical Review Letters上。 

　　當(dāng)團(tuán)簇中的一個原子（分子）處于激發(fā)態(tài)，其退激所釋放的能量可以傳遞給附近的原子（分子）使其電離，這一過程被稱為原子間庫侖衰變（ICD）。ICD普遍存在于團(tuán)簇、生物組織和溶液中，是一種相當(dāng)重要的能量傳遞機(jī)制。同時，利用ICD可以探測離子所處的化學(xué)環(huán)境；研究輻射損傷的微觀機(jī)理以及制作分子天線來提高電離截面等。  

　　傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，ICD誘導(dǎo)輻射損傷主要分為兩步，第一步是ICD釋放低能電子，第二步是低能電子貼附解離（DEA）誘導(dǎo)DNA鏈的共價鍵斷裂。而根據(jù)最新的理論計算表明，ICD可以直接破壞分子的共價鍵（也就是原來需要兩步的過程可以縮減為一步）。假如這一預(yù)言被證實，將會大大改變?nèi)藗儗?span>ICD的傳統(tǒng)認(rèn)知。  

　　科研人員利用反應(yīng)顯微成像譜儀開展了ArCH₄團(tuán)簇的碎裂實驗，發(fā)現(xiàn)了ICD所誘導(dǎo)的CH₄分子電離解離（下圖通道B）。即激發(fā)態(tài)Ar^+*離子退激所釋放的能量將CH₄分子直接布居到電離解離態(tài)CH₄⁺，然后解離生成CH₃⁺/H離子對。研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，該電離解離通道的產(chǎn)額甚至高于電離通道，證實這一新反應(yīng)過程的高效性。  

　　實驗結(jié)果一方面直接證實了理論預(yù)言，在弱束縛體系的碎裂研究領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。人們可突破傳統(tǒng)的ICD+DEA的兩步反應(yīng)，利用ICD一步反應(yīng)新機(jī)制提高輻射損傷的效率，為發(fā)展新的癌癥放療方案提供了思路。  

　　另一方面，人們可以利用這一新通道制作分子天線，用以提高有機(jī)分子的解離截面。相較于直接光解離，該方法可以將產(chǎn)額提高一個量級以上。  

　　該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項和國家自然科學(xué)基金的支持。  

　　文章鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.253001 

　　圖：ArCH₄碎裂實驗中的飛行時間二維符合譜。通道A為ICD誘導(dǎo)的CH₄分子電離通道，通道B為ICD誘導(dǎo)的CH₄分子電離解離通道

　　（原子物理中心  供稿）