近代物理所原子物理中心马新文研究员团队利用自主研发的反应显微成像谱仪开展了ArCH4团簇的碎裂实验，在原子间库仑衰变诱导分子电离解离方面取得了重要进展。该研究于12月18日发表在国际物理学顶级期刊Physical Review Letters上。  

　　当团簇中的一个原子（分子）处于激发态，其退激所释放的能量可以传递给附近的原子（分子）使其电离，这一过程被称为原子间库仑衰变（ICD）。ICD普遍存在于团簇、生物组织和溶液中，是一种相当重要的能量传递机制。同时，利用ICD可以探测离子所处的化学环境；研究辐射损伤的微观机理以及制作分子天线来提高电离截面等。  

　　传统观点认为，ICD诱导辐射损伤主要分为两步，第一步是ICD释放低能电子，第二步是低能电子贴附解离（DEA）诱导DNA链的共价键断裂。而根据最新的理论计算表明，ICD可以直接破坏分子的共价键（也就是原来需要两步的过程可以缩减为一步）。假如这一预言被证实，将会大大改变人们对ICD的传统认知。  

　　科研人员利用反应显微成像谱仪开展了ArCH4团簇的碎裂实验，发现了ICD所诱导的CH4分子电离解离（下图通道B）。即激发态Ar+*离子退激所释放的能量将CH4分子直接布居到电离解离态CH4+，然后解离生成CH3+/H离子对。研究人员通过实验发现，该电离解离通道的产额甚至高于电离通道，证实这一新反应过程的高效性。  

　　实验结果一方面直接证实了理论预言，在弱束缚体系的碎裂研究领域具有重要的应用价值。人们可突破传统的ICD+DEA的两步反应，利用ICD一步反应新机制提高辐射损伤的效率，为发展新的癌症放疗方案提供了思路。  

　　另一方面，人们可以利用这一新通道制作分子天线，用以提高有机分子的解离截面。相较于直接光解离，该方法可以将产额提高一个量级以上。  

　　该研究工作得到了国家重点研发计划、中国科学院先导专项和国家自然科学基金的支持。  

　　文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.253001 

　　图：ArCH4碎裂实验中的飞行时间二维符合谱。通道A为ICD诱导的CH4分子电离通道，通道B为ICD诱导的CH4分子电离解离通道

　　（原子物理中心  供稿）