我国学者在超冷化学量子模拟研究领域取得进展

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新华社合肥7月6日电(记者徐海涛)中国科技大学潘建伟教授及其同事赵波、陈郁敖在超冷分子的量子模拟和超冷化学领域取得了重要进展。他们首次在超低温下直接观察到了弱束缚分子与自由原子之间的量子态可分辨化学反应，并实现了对其动力学的探测，从而向基于超冷分子的超冷量子化学研究迈出了重要的一步。4日，国际权威学术期刊《自然物理学》以长文的形式发表了这一研究成果。

量子计算和模拟具有强大的并行计算和模拟能力，不仅为经典计算机无法解决的大规模计算问题提供了有效的解决方案，而且有效揭示了复杂物理系统的规律，为新能源开发和新材料设计提供了指导，大大减少了用真实材料进行实验的时间和资金投入。诺贝尔物理学奖获得者弗兰克·维尔切克(Frank Vilcek)曾指出，量子模拟“将成为化学和材料科学的核心工具”。

在接近绝对零度的温度下，分子的化学反应完全受量子力学支配，这将显著改变化学反应的行为。然而，由于以前的研究水平，超低温下量子态分辨的化学反应还没有在实验上实现。

最近，中国科技大学的团队首次在超低温下成功地观察到了弱束缚分子和原子的可控化学反应。他们巧妙地利用弱结合分子的可调结合能来精确控制反应中释放的能量，从而实现对反应产物的捕获。在此基础上，利用射频场操作技术成功检测了反应的分子和原子产物，并进一步研究了反应动力学。实验结果证实了弱结合分子间化学反应通道的选择性。

本实验的意义在于，它是首次在超冷化学反应中观察到具有可区分量子态的化学反应，从而将化学反应动力学的实验研究推向了量子水平。《自然物理学》的评论者高度肯定了这一点，并评论说:“探测超冷化学反应产物是目前该领域的一个重要研究目标，这项工作朝着这一目标迈出了第一步。”这项工作被认为是超冷化学领域的一个重要里程碑，将引起化学和物理研究者的广泛兴趣。