化学反应中的漫游反应一直以其独特的反应机理引起科学家的广泛关注。在这方面，中国科学院大连化学物理研究所(简称大连化物所)的研究团队利用大连相干光源成功发现了分子高激发态的漫游反应通道，揭示了漫游反应机理在化学反应中的普适性，为理解和预测化学反应提供了崭新的视角。
这一研究成果由大连化物所的袁开军研究员和杨学明院士实验团队联合傅碧娜研究员和张东辉院士理论团队完成，相关成果文章于北京时间2月16日发表在《科学》(Science)杂志。
传统化学反应被比喻为“翻山越岭”的过程，通常遵循最小能量路径，就像登山者寻找最低的山脊线越过高山一样。然而，在某些情况下，分子可能会选择一种不同的方式，沿着漫游的路径进行反应，形成与传统反应不同的产物。这种漫游反应从微观层面看，就像宇航员在太空中“漫游”一样。
21世纪初，科学家首次发现了漫游反应，但对其机理的解析一直受限于分子的低电子态和基态。大连相干光源的出现为这一难题提供了解决方案。该光源是由该团队与上海应用物理研究所合作研制的中国第一台极紫外自由电子激光，也是全球唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置。通过输出高亮度、波长可调的极紫外光，大连相干光源能够激发任何分子到特定的高激发态。
利用大连相干光源，团队制备了高激发态的二氧化硫分子，并通过自主研制的高分辨离子成像技术探测了激发态氧气产物的量子态分布。实验证明，二氧化硫分子在133纳米波段附近解离，产生的激发态氧气呈现两种振动量子态分布。
随后，理论团队利用自主发展的高精度激发态势能面构建方法和产物量子态分辨的动力学计算，精确复现了实验观测结果，揭示了高激发态的二氧化硫分子通过漫游反应产生高振动态分布的氧气产物。这与传统最小能量路径产生的低振动态分布的氧气产物形成鲜明对比。实验和理论的一致结果证实了高激发态漫游反应通道的存在，彰显了漫游反应在化学反应中的广泛普遍性。
通过这项研究，科学家们对化学反应的理论产生了新的认知。许多传统化学反应理论无法解释的现象，可能都能够通过漫游反应机理得到解释。这一发现将推动人们对化学反应本质的更深层次理解。
杨学明院士表示：“每一次基础研究的突破，都扩展了人类认知的边界，扩充了人类的知识储备。”这次漫游反应的破解为人类在化学领域的认知拓宽了新的视野，为未来的科学研究和应用创造了更多可能性。
