量子隧穿增强了臭氧衰变

一项计算研究揭示了与地球平流层臭氧空洞有关的反应中发生的量子隧道的本质。¹OH + HCl→H₂O + Cl反应很重要，因为它会释放氯原子，催化臭氧的破坏。

通常，如果有足够的能量推动化学反应越过活化势垒，化学反应就会发生，反应速率取决于阿伦尼乌斯公式中的温度。但在量子世界中，化学反应可以在远低于这个势垒的能量下发生，这一过程被称为量子隧道效应．这正是在大气和星际过程中发生的情况，在这些过程中，即使在极低的温度下也会发生反应。

量子隧穿已经被认为在OH + HCl→H的过程中发挥了作用₂O + Cl过程-在250K以下，反应速率基本上与温度无关，计算表明该反应基本上偏离了阿伦尼乌斯行为。^2、3然而，这种量子隧穿的确切性质尚不清楚。

现在，我们有一个团队张东辉来自中国大连化学物理研究所的张晓东(音译)，在新构造的势能表面上进行了量子动力学计算，详细研究了反应动力学。他们发现强氢键会导致费什巴赫共振，这是一种量子跃迁态。张解释说:“反应共振可以大大增强隧穿效应，因为它们被困在氢键阱中，就在势垒之前。”这意味着氢原子穿越活化势垒的可能性更大。

“事实上，我们的量子动力学结果对我来说并不奇怪。由于OH和HCl之间存在强烈的氢键相互作用，在入口通道中有一个相当深的阱，”张说。费什巴赫共振被困在弯曲-扭转激发态中，这表明该反应的行为与该团队研究的其他大气过程(如F + H)不同₂啊,⁴在入口通道中不存在强氢键。

“(这项研究)证明了在过去二十年中在精确势能面构建方面取得的巨大进步，”他说乌维Manthe他是德国比勒费尔德大学量子跃迁态方面的专家。“只有结合使用精确的量子动力学和精确的势能面，才能在这项工作中取得令人印象深刻的精度。”

研究人员希望实验人员能够进行分子束研究来支持他们的发现，尽管张说:“据我所知，目前实验中使用的检测技术非常具有挑战性。”