离子诱发乙炔分子碎裂解离中的质子迁移及H-H结合通道研究获进展

乙炔分子是自然界中广泛存在的最简单的有机分子之一，其解离碎裂过程涉及C-H键、C-C键断裂，以及异构化等基本物理化学问题。现有的研究表明被双电离的乙炔分子会通过三种两体解离通道衰变，即：H+ + C2H+，CH+ + CH+和C+ + CH2+。

近期，中国科学院近代物理研究所研究员马新文研究组与西安交通大学、香港城市大学等单位合作，在用重离子加速器提供的α粒子碰撞乙炔分子导致的解离碎裂过程研究中发现了[HCCH]2+ → H2+ + C2+这一奇特的两体解离通道，即乙炔分子离子中的一个质子从分子的一侧迁移到另一侧，和该侧的H原子结合形成H2+，并脱离乙炔分子母体。该工作利用反应显微成像谱仪对末态两个碎片离子进行符合探测，通过两个离子的飞行时间关联清晰地鉴别出了H2+ + C2+解离通道，如图1所示。结合理论研究和计算，证实了这一新的解离过程的存在并给出了质子迁移、H-H键结合和C-H键断裂等分子内部演化的路径及所对应的电子态（图2所示）。

乙炔分子和末态产物中的H2+和C2+离子都是天文观测中发现的星际物质的重要成分，而α粒子是宇宙射线一种重要的成分。因此，该研究工作将为理解星际物质中的分子演化过程提供新的启发。

该工作受到国家重点研发计划项目和国家基金委项目的资助。研究成果发表在国际期刊Physical Chemistry Chemical Physics (Communication), 20, 27725, 2018上。

图1：碎片离子的飞行时间关联谱：H2+ + C2+通道存在的直接证据。

图2：H2+ + C2+解离通道所对应的分子内部演化路径示意图。