近日，中國科學院大連化學物理研究所化學反應動力學全國重點實驗室董文銳研究員、楊學明院士實驗團隊聯合理論工作合作者樊紅軍研究員，在自由基的紅外光譜研究領域取得新進展。實驗團隊發展了結合極紫外光電離與紅外光解離的實驗方法，實現了對Criegee中間體syn-和anti-CH3CHOO+構象異構體分辨的紅外光譜測量。
紅外光譜作為化學物種“分子指紋”的重要表征手段，在分子結構鑒別和表征中具有不可替代的作用。Criegee中間體在大氣化學中扮演著關鍵角色，顯著影響大氣的氧化能力和氣溶膠形成過程。盡管中性Criegee中間體已被廣泛研究，但長期以來缺乏對其陽離子形式的有效實驗表征。
本工作中，研究團隊發展的新型光譜方法與量子化學計算緊密結合，使之前難以實現的構象特異性紅外光譜研究成為可能。研究觀測到syn-和anti-CH3CHOO+兩種構象體的獨特光譜特征，并精確區分了兩者的分子結構差異。理論計算進一步揭示了CH3CHOO的中性及陽離子態之間的顯著結構差異，特別是由于電荷離域效應增強，陽離子形態具有較低的異構化能壘，這為理解其在大氣化學反應中的行為提供了分子水平的理論基礎。
該研究實現了Criegee中間體構象異構體陽離子的紅外光譜表征，展示了該技術在識別分子構象差異方面的普適性，在大氣化學和星際化學等領域具有廣泛應用前景。例如，在星際化學研究中，強烈的中紅外發射帶常被歸因于高振動激發態的多環芳烴陽離子，而本研究方法提供的構象選擇性測量有望提高對這些物種起源的追溯能力，促進對復雜星際化學過程的深入理解。
上述工作以“Conformer-specific Infrared spectroscopy of cationic Criegee Intermediates: syn- and anti-CH3CHOO+”為題，發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。該工作的第一作者是我所2508組已畢業博士黃恩德。該工作得到國家自然科學基金，科技部科技創新2030-重大項目、中國科學院科研儀器設備研制等項目的資助。
