中新網成都10月24日電 (楊珺)「我們所在的世界分為宏觀世界與微觀世界，宏觀世界可以用人類『肉眼』直接觀看，用經典理論解釋，而微觀世界的現象卻自成體系。我們的研究就好比使用由實驗和理論組成的『眼睛』看微觀世界中自由基的運動過程。」24日，四川大學原子分子所教授馬建毅對記者表示。
馬建毅參與的科研成果《亞乙烯基異構化過程的光電子譜編碼》在世界著名科學雜誌《科學》上發表，這項成果為從量子態層面理解和調控化學反應提供依據，對理解化學反應中自由基的異構化過程具有重要意義。
自然界中，自由基是一種特別活潑的分子基團，人類時時刻刻都暴露在自由基下，當自由基與氧氣結合，會形成活性氧自由基，它會使核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。此外，自由基在發動機燃燒過程、化學合成及生物反應中起著非常重要的作用。
因自由基太過活潑，很難用實驗的方法對其性質做詳細地測量。如何測量和理解自由基參與的過程是化學、物理研究中的難題，對從原子分子水平上理解燃燒過程和生命過程有重要的意義。
「我們要研究的是亞乙烯基到乙炔異構化這一典型的1、2-氫的轉移過程。」馬建毅對記者表示，整個研究是實驗組與理論組合作完成的。實驗組通過雷射打掉亞乙烯基負離子所帶電子，亞乙烯基會開始異構化過程，實驗組通過光譜表徵這個過程。
與此同時，理論組則通過量子力學方法獲得振動模式對應峰的函數，從波函數特徵計算光譜中原子的運動路徑，解釋了每個峰對應具體細節的物理機制。發現這一異構化過程強烈地依賴於亞乙烯基的振動模式，是典型的模式選擇反應。整個過程還出現低能量的振動模式反而比高能量的模式更有利於分子異構化的反常現象。
「我們的實驗組和理論組是分開研究的，當理論計算結果可以完全解釋實驗結果時，我們覺得可以往《科學》期刊投一投了。」馬建毅說。
據了解，該項研究成果共15人參與，共來自美國加州大學、四川大學、美國新墨西哥大學等9個學校或科研機構，包括4名中國籍學者。馬建毅所在的團隊完成了其中理論部分的工作，馬建毅是理論部分負責人。
馬建毅表示，自由基異構化過程研究對燃燒機制的理解有重要作用，對改進航空發動機將提供原子、分子層面的重要幫助。其次，自由基異構化研究還可對化學合成研究提供助力，為藥物合成提供理論基礎。
最重要的是，自由基異構化研究還會更進一步促進人們對於生物過程的認識。「生物領域的自由基行為是非常普遍的，但目前在生物體內觀察自由基是不可能的，而我們的研究將為生命過程提供輔助解釋。」(完)