记者：唐婷

主任：杨学明

时间：2008年10月14日

地点：中科院大连化物所

和之前采访过的其他国家重点实验室的主任一样，分子反应动力学国家重点实验室主任杨学明很忙，非常忙。但是很幸运，拨通杨学明的电话后，对于记者的采访请求，他很痛快地答应了。 终于，在一个国际学术会议的间隙，他向记者介绍了分子反应动力学国家重点实验室的“前世今生”。 记者：首先，请您给我们科普下，什么是分子反应动力学？ 杨学明：化学反应是化学的灵魂和化学学科的基础，分子反应动力学是从分子水平上来认识化学反应的本质。认识化学反应的本质对促进化学学科及其它物质科学和高新技术的发展有着深远的影响。自从Hersh鄄bach、李远哲、Polanyi因对分子反应动力学的杰出贡献而获1986年诺贝尔化学奖以来，分子反应动力学得到了蓬勃发展。 目前对化学反应的研究已经深入到分子的层次，细致到量子态。分子反应动力学的研究不仅揭示了化学反应的本质，还发现和发展了化学激光，揭示了臭氧层破坏的光化学机理，弄清了燃烧的机制，发现了碳-60等等，推动了环境科学、催化和材料科学、国防科学等的发展。 具体来说，分子反应动力学采用理论物理的方法计算处于某一量子态的分子进行单次碰撞并发生化学反应的几率（或截面）和产物分子的量子态、空间分布及反应速率常数等。这些研究提供了如何控制和利用化学反应的理论依据。由于分子束实验方法的改进，使得分子反应动力学成为现代化学反应动力学的一个前沿阵地。 记者：请您介绍，实验室成立的背景。 杨学明：20世纪70年代初期，美国等发达国家开创了用分子束技术从分子和原子的层次研究化学反应，我国著名物理化学家楼南泉先生意识到这一个新的学科对于推动催化基础科学及化学激光的研究有重要作用，酝酿在大连化物所发展分子束技术和分子微观反应动力学的研究。 “文化大革命”结束后，在1977年中国科学院召开的科学发展规划会议上，楼先生正式提出在我国开展微观反应动力学研究的建议，得到了各级领导的支持和重视，决定由他负责组建微观反应动力学实验室，1978年初春该实验室正式成立，这就是分子反应动力学国家重点实验室的前身。 1987年，为发展国家基础科学研究，开始筹建国家重点实验室。当时微观反应动力学实验室已经初具规模，在短短几年已做出了喜人的成果，发展势头很好。国际上此学科刚刚赢得诺贝尔化学奖，普遍被人们认可为最前沿的领域之一。 在大连化物所和中科院的努力下，分子反应动力学国家重点实验室1987年经国家计委批准，由大连化物所和北京化学所的两个分子反应动力学实验室联合组建，1992年通过国家验收，正式对国内外开放。 记者：请您介绍，实验室的主要研究内容。 杨学明：实验室的研究方向是利用现代化学反应动力学实验与理论方法，在原子和分子的水平上研究基元化学反应和复杂分子反应及相关过程的动力学。 实验室的主要研究内容集中在：研究化学过程中的过渡态动力学及量子干涉现象，自由基光化学及反应动力学，超快分子反应动力学，化学反应控制的理论，分子团簇的结构和动力学，生物分子的电荷转移和质子转移过程，界面及凝聚相的光谱与动力学，单分子与单粒子的光谱与动力学，以及大气化学、燃烧化学、星际化学及化学激光中一些重要过程的反应动力学。 在分子反应动力学基础科学研究中作出重要创新成果，为重大科学技术进步提供基础知识，同时争创世界一流的实验室，在国际科学研究领域占一席之地是实验室的目标。 记者：围绕上述主要研究内容，近年来实验室取得了哪些成果？ 杨学明：近年来本实验室积极引进人才，以张东辉为代表的多位优秀青年化学家回国加入到我们这支队伍中来，使实验室的实验和理论研究水平都有明显的提高。实验室开始挑战化学反应过渡态和控制化学反应的重要科学难题，争取到国家973项目“化学反应的本质及其选控”、“复杂体系的化学动力学研究”，并得到了中国科学院方向性计划以及创新基金项目的支持。另外与美国加州大学，台湾原子分子科学所等开展了密切的合作研究，取得了一系列具有原创性的成果。 2002年以来，实验室先后在《自然》和《科学》杂志上发表论文5篇，《美国国家科学院院刊》发表文章3篇，《物理评论快报》上发表论文7篇。我与合作者研究H+D2→HD+D反应时，首次从实验上观测到化学反应势垒型量子过渡态结构，并给出了清晰的物理图像，这项研究发表在2003年《科学》杂志上。 我们实验室利用自行研制的交叉分子束装置对氟加氢分子化学反应进行了转动量子态分辨的高精度散射实验研究，首次观察到了全量子态分辨率的氟加氢分子化学反应的共振现象，并被理论模型所证实，解决了国际上30多年来化学研究中一个悬而未决的难题，将化学反应机理的研究推向新的高度和精度。这项研究发表在2006年《科学》杂志上，关于该成果的报道被评选为2006年中国十大科技进展新闻之一。 今年，我们在氟加氢反应共振的研究方面取得了进一步的进展，有两项工作发表在《美国国家科学院院刊》上。有关化学反应过渡态的结构和动力学的研究成果，获得2007年辽宁省自然科学一等奖以及2008年国家自然科学二等奖。 玻恩—奥本海默近似是分子物理、量子化学和量子物理研究中有效而且常用的基础手段，可用于建立简单化学或物理系统里的分子动力学模型。本实验室研究人员在实验中发现，低碰撞能下玻恩—奥本海默近似在重要化学激光体系氟加氘反应中完全失效，精确的理论计算有力地支持了这一重要实验结果。 该项新发现解决了长期以来化学动力学研究领域的一个难题，是非绝热过程动力学研究中的一项具有重要学术意义的突破。 该成果发表在2007年《科学》杂志上，关于该成果的报道被选为2007年中国十大科技进展新闻之一。 今年，我们实验室在Cl+H2反应的非绝热动力学研究方面又获得突破性的进展，发现在高能碰撞下玻恩—奥本海默近似是有效的，解决了动力学领域一个非常具有争议性的课题。这项研究发表在今年10月的《科学》杂志上。 在实验技术的发展方面，实验室研制出氢原子里德堡态标识飞行时间谱—交叉分子束装置，其灵敏度和分辨等性能具世界领先水平。 记者：目前，实验室在国内外同一学科领域中地位如何？ 杨学明：经过二十多年来的努力，本实验室在实验设备、实验技术、理论研究和计算等方面，与国际上先进实验室的差距在缩短，已成为国内分子反应动力学的主要研究基地，是承担国家重大基础研究项目（攀登计划和973计划）的牵头单位。 1993年第15期《科学》杂志指出：大连是化学物理的温床，因为大连化物所有分子反应动力学国家重点实验室。本实验室的科研成果已经被国际同行所肯定，一些重要的国际学术会议纷纷邀请本实验室成员到会报告。 ■编者按 近年来，分子反应动力学国家重点实验室承担了一批具有重要科学意义的实验与理论研究课题；该实验室还很注重学科交叉发展。迅速发展的生命科学提出了一些与分子反应动力学有关的科学问题，如生物分子的导电机理，生物体系中的电子转移和质子转移，单分子检测等。在该实验室，物理、化学和生命科学的学科交叉随之发展起来，开展了相关课题研究；同时，实验室还非常注重理论与实验研究的紧密结合；此外，实验室还自行研制了一些大型实验装置。