捕捉化学反应“飞秒”瞬间

这项研究成果标志我国分子反应动力学研究达到国际领先水平

本报记者 阎红 2009-01-10

来源：大连日报

杨学明研究员和他自行研制的实验装置。 （大连化物所提供）

获奖项目：化学反应过渡态的结构和动力学研究

获奖名称：国家自然科学奖二等奖

主要完成人：杨学明、戴东旭、王秀岩、任泽峰、邱明辉

化学反应是化学科学的灵魂和基础，而分子反应动力学则是一门在原子分子和量子态水平上研究化学反应本质的学科。反应过渡态是理解和控制化学反应过程的关键，一般只存在飞秒瞬间，因此它的量子结构和动力学研究是公认难题。捕捉化学反应“飞秒”瞬间，无论从实验难度和学术意义来讲，都具有相当大的挑战性。中科院大连化学物理研究所研究员、博士生导师、分子反应动力学国家重点实验室主任、所长助理杨学明率领的团队，向这个世界最前沿课题进军，取得了令国内外科学界瞩目的突破性进展。

杨学明团队利用自行研制的高分辨分子束散射仪器，实现了在量子态水平上研究过渡态结构和动力学。首次测量出F+H2反应的转动量子态分辨的微分截面，发现该反应中的共振现象；在H+D2反应中首次观测到势垒型量子过渡态结构，并给出了清晰的物理图像；澄清了势垒型过渡态与共振态的差异。这些成果标志我国分子反应动力学研究达到了国际领先水平。

杨学明是中科院实行知识创新工程以来优秀科技人才引进的典范之一。他1982年考入中科院大连化物所当研究生，此后赴美读博士，后来在美国多所著名高校和研究机构从事研究，2001年入选中科院百人计划归国。在杨学明回来之后，实验室的研究工作取得了很大的进展，尤其是在交叉分子束实验方面，在短时间内达到了世界领先水平。

杨学明的研究在国内外科学界获得了广泛的关注和肯定。在2006年“中国十大科技进展”里，他的成果“在量子水平上观察到化学反应共振态”入选；在2007年“中国十大科技进展”里，他领导完成的另一成果“在低碰撞能下，发现玻恩—奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效”榜上有名。2008年3月26日下午，中国科学院2007年度杰出科技成就奖在北京颁奖，共有一位科学家和六个科研集体获奖，杨学明以解决反应动力学领域一些国际公认难题、为中国化学动力学发展作出突出贡献而获唯一个人奖。

杨学明带领记者走进他的实验室，指着一台插满管线的装置说，这是我们2004年自行研制的交叉分子束——氢原子里德堡态飞渡时间谱装置，正是借助这个精锐武器，我们得到的实验数据达到了国际上有分子束技术以来的历史最好水平。由于商业仪器和实验室现有装置都无法满足杨学明想要开展的实验，而氢原子里德堡态飞渡时间谱技术结合精密的交叉分子束装置恰恰是探索这一类课题的最强有力的工具，所以杨学明决定自己动手建造国内第一台里德堡态飞渡时间谱仪。“你能做出别人没有的仪器，才能看到别人看不到的现象，得到别人得不到的结果。” 与大多数人惧怕机械设计耗时伤神不同，杨学明乐于亲自设计仪器的技术图纸，而且还亲自到工厂车间和工人们一起讨论，制作仪器的每一个细节他都十分关注。

凭借对学科前沿领域科学问题的精准把握，以及在实验领域独到的设计能力，杨学明往往能够获得高水平的实验数据。“但是，他从来没有全凭实验数据本身在Science、Nature上发表论文，拿到实验数据了，他也不急于发表，而是交给高水平的理论学家，与他们合作从理论上对这些数据给出科学合理的解释。”他的同事说。

对科学的纯粹兴趣、对事物背后真理的探寻让杨学明能够一直保持着创新的姿态，自由地游弋在学科领域的最前沿。“对我来说，最好的工作可能就是整天在实验室里面，和学生一起讨论问题。”杨学明这样说