作者:RIKEN
图1:扫描隧道显微镜图像显示银表面上的两个氧分子通过施加正电压脉冲而分离
左上角的分子首先分离(中间的图像)，然后是右下角的分子(右图)
信用:改编自参考文献
一个
版权所有2022美国化学学会 RIKEN化学家已经确定了银表面上的一个氧分子(O2)如何分裂成两个氧原子的复杂性
这些知识将帮助科学家优化工业上重要的反应
许多工业过程使用银表面来催化氧分子分解成其组成原子
但是尽管这种反应已经被广泛研究，确切的反应途径仍然未知
“很难相信我们仍然不知道氧分子是如何在银表面分离的
这种反应已经在工业中得到利用，其机理似乎很简单，”RIKEN表面和界面科学实验室的李敏辉反映道
“在单分子水平上观察反应以了解细节至关重要
" 为了详细研究解离机制，李开复、和马和他们的同事在由金友洙领导的团队中，使用了扫描隧道显微镜(STM)——一种具有原子级尖端的仪器，它足够靠近样品，允许电子在尖端和样品之间隧穿
氧分子可以以两种构型吸附在银表面
研究人员使用扫描隧道显微镜来研究这两种构型的反应性
然后，他们使用STM尖端通过施加正电压脉冲将电子注入分子，或者用负电压脉冲注入空穴
这两个过程都破坏了氧-氧键，在表面形成了两个独立的氧原子
研究离解能如何取决于电子/空穴的能量，有助于了解激发通道的工作原理
需要两次连续激发来克服相对较高的反应势垒，并且分子在解离之前被激发到更高阶的振动激发态
“反应途径是从基态到振动态的更高激发的激发，即泛音；在我们的例子中，高于第五激发态，”李解释说
“我们必须考虑系统与谐振子的偏差——这是量子物理学中常用的简化方法
这并不容易，但在将实验数据与计算结果进行比较后，我们能够确定反应中涉及的弦外之音
" 该团队计划进一步推进他们的工作
和马总结道:“在这项研究中，我们关注的是吸附在金属表面的分子，分子轨道与表面发生了强烈的杂化。”
“下一步是研究与表面稍微解耦的分子，以便了解金属表面对化学反应的影响
"
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