飞秒化学样稿.docx

1999年诺贝尔化学奖——飞秒化学
李智豪
级化学伯苓班 1510722
摘 要 飞秒即10-15秒(fs) , 这个时标和分子中电子或质子运动速率大致相对应。通常化学反应(热化学) 过程大约在10-6 秒(Ms)量级, 特快反应也不过在毫秒(ms)量级;大分子(液态)转动和平移运动速率也只需要用到微秒(Ls)时间分辨技术;所以跟踪这类化学反应或分子运动过程通常不需要利用皮秒(ps)或飞秒(fs)量级时间分辨技术,可是要检测到反应过程中一些寿命极短中间体,尤其是在电子转移或质子转移早期所形成过渡态或中间体,并取得相关它们结构和能量状态方面确实切信息,就必需采取和其相对应皮秒或飞秒时间分辨技术。
飞秒激光出现使人类第一次在原子和电子层面上观察到这一超快运动过程。基于这些科学上发觉，飞秒激光在物理学、生物学、化学控制反应、光通讯等领域中得到了广泛应用。
关键字：飞秒化学 Zewail 诺贝尔化学奖
一路走来——相关动力学研究诺奖历史
化学反应动力学研究一直全部是一个化学领域至关关键部分它对揭示化学反应本质、指导科学家研究有重大意义，所以百余年来诺贝尔奖数次青睐于动力学研究，一下是沿时间线索对这些奖项进行简明介绍：
1901 范特霍夫
致辞：“发觉了化学动力学法则和溶液渗透压”
1884年她发表了《化学动力学研究》论文，其中包含化学热力学原理。她推导出反应速率公式，从而能够测定反应级数，以后动力学研究拉开了帷幕。[1]
1956 欣谢尔伍德爵士和谢苗诺夫
致辞：“对化学反应机理研究”
欣谢尔伍德爵士和谢苗诺夫独立地对链式反应机理进行了研究，从而揭示了爆炸和燃烧机理和其区分。
传统化学，只重视反应物和产物研究，对于反应物怎样转变成产物，转变复杂机制和过程则极少注意。谢苗诺夫系统地研究了链反应机理，她认为，化学反应有着极为复杂过程，在反应过程中有可能形成多个“中间产物”。在链式反应中，这种“中间产物”就是“自由基”，“自由基”数量和活性决定着反应方向、历程和形式。链反应不仅有简单直链反应，还会形成复杂“分支”，所以，谢苗诸夫还提出了“分支链式”反应新概念。谢苗诺夫指出，链式反应有着普遍意义和广泛实用价值。在理论上，谢苗诺夫广泛地研究了多种类型链式反应，提出了链式反应普遍模式，她还试图用这种反应机了解释新发觉化学振荡现象。链式反应发觉，标志着理论化学研究进入到一个新阶段。[2]
1967 艾根、诺里什和波特
致辞：“利用很短能量脉冲对反应平衡进行扰动方法，对高速化学反应研究”
艾根、诺里什和波特关键贡献是发展了研究溶液中半寿期在毫秒以下极快反应动力学温度跳跃法。此法原理是给平衡样品体系一个高速、忽然温度脉冲，使体系稍微偏离平衡，然后利用电导、光谱等手段监测体系弛豫时间，从而得到体系中化学反应速率常数。用这种方法，经不停改善，能对在10秒内完成极快反应进行观察和研究。将“快”反应观念一下提升了4～5个数量级。[3]
1986 李远哲、波拉尼和赫施巴赫
致辞：“对研究化学基元反应动力学过程贡献”
在气体或液体中，分子运动速度和方向关键是随机。所以，分子之间碰撞及能量是不明确；该分子间反应细节所以变得模糊，不能进行足够正确观察。
李远哲和赫施巴赫发展了交叉分子束技术(低密度分子射线，具明确定义方向，往往还