Letter

化学:「綱引き型」非弾性衝突を介した振動励起

Nature 454, 7200 doi: 10.1038/nature07079

振動非弾性散乱は、衝突相手のもつ運動エネルギーの一部が振動励起に変換される基本的な衝突過程である。従来の知見では、高衝突パラメーターでの衝突(衝突相手どうしは「かすり合う」だけである)は前方に散乱され、本質的に弾性であるが、低衝突パラメーターでの衝突は、大量のエネルギーが振動に変換され、主として後方散乱である。今回我々は、中性粒子どうしの衝突すべての中で最も単純で最もよく研究されてきたものについて、正反対のふるまいを実験観察したことを報告する。我々は、非弾性散乱過程H+D2(v = 0, j = 0, 2) → H+D2v′ = 3, j′ = 0, 2, 4, 6, 8)が主に前方散乱を起こすことを見いだした(vはD2分子の振動量子数、jは回転量子数を表す)。半古典的軌道計算は、通過するH原子との相互作用によるD-D結合の圧縮ではなく、伸長が振動励起の原因であることを示している。しかし、H-D相互作用は、運動エネルギーが減少したH原子が離れる前にそれを捕捉するほど強くなることはない。すなわち、この非弾性散乱過程は、H-D2複合体が解離する前に、H-D-D対称伸縮の外向きの半分が一般的に励起される本質的に競合する反応である。我々は、このHとD2の間の「綱引き(tug of war)」が振動励起の新しいメカニズムであり、衝突相手との間に強い引力が発生しうるすべての中性粒子どうしの衝突に関係するメカニズムであると提唱する。

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