化学动力学奇境中的奥德赛：从量子共振到立体控制的分子反应轨迹

（编辑推荐）本文回顾了作者在化学动力学领域的科学历程，重点探讨了量子动力学共振（QD）、产物对关联（product pair correlation）和立体控制反应（stereodynamics）等前沿方向。通过交叉分子束（crossed-beam）和时间切片成像（time-sliced imaging）技术，揭示了F+HD反应中共振态的“部分波过滤”机制，并拓展至多原子体系（如X+CH4）的振动-转动模式特异性（mode-specificity）和费米相位调控（Fermi resonance）。研究为理解复杂反应中量子相位效应和过渡态各向异性提供了新范式。

　　

教育与早期职业生涯：从阿贡实验室到分子束技术

作者在俄亥俄州立大学师从John M. Parson，首次接触金属原子氧化反应的分子束技术，奠定了对分子束技术的热爱。博士后阶段跟随John C. Polanyi（多伦多大学）和W. Ron Gentry（明尼苏达大学）的经历，塑造了“通过定量测量获得定性理解”的研究理念。在阿贡国家实验室（ANL）期间，作者从过渡金属簇催化研究转向燃烧化学，与理论学家合作开发了可旋转脉冲分子束装置，首次实现了CH、OH等自由基的态-态非弹性散射测量。

重返台湾：原子与分子科学研究所的转折

1993年受李远哲邀请回到台湾中央研究院原子与分子科学研究所（IAMS）。在实验室建设空窗期，作者将研究方向转向反应散射，选择F+H₂体系探索量子动力学共振——这一现象早在1973年就被理论预测，但实验证据长期存在争议。

量子动力学共振：从F+HD到多原子反应

通过多普勒选择-飞行时间（Doppler-selected TOF）技术，团队首次在F+HD→HF+D反应中观测到共振态的明确特征：低能阈值的阶梯状积分截面（ICS）和三维微分截面（DCS）中的振荡峰。与David Manolopoulos和Rex Skodje的理论合作证实，共振态通过“隧穿过滤”机制选择特定分波（partial-wave filter）。这一发现被拓展至F+CHD₃等多原子体系，揭示了共振态与分子内振动重排（IVR）的竞争关系。

产物对关联的诞生：解码协同产物动力学

传统方法仅能测量单一产物的态分布，而X+CH₄等反应会同步产生两个分子产物。作者提出将共振增强多光子电离（REMPI）与速度成像结合，通过时间切片技术解析甲基自由基（CH₃）与HX产物的关联分布。实验发现振动-转动运动的强反相关性，例如F+CD₄中CD₃(0⁰)与DF(v)的能流分配呈现明显模式竞争。

立体控制反应：碰撞几何的量子记忆

通过红外激光偏振调控CHD₃(v₁=1)的C-H键空间取向，团队首次实现了Cl+CHD₃反应的立体控制。实验揭示：尽管非偏振实验中产物分布呈现“记忆丢失”现象，但偏振依赖的微分截面（PDDCS）仍保留初始旋转态的几何信息。基于硬球线心（LOC）模型，团队进一步从实验数据反推出过渡态的弯曲势能面，突破了理论模拟单向验证的传统范式。

振动相位控制：费米共振的量子效应

在Cl+CH₃D反应中，作者利用费米共振对（v₁-I和v₁-II）的相位相干性，首次在常温下实现了双分子反应的量子相位控制。通过对比两个耦合态的反应性差异，发现CH₂D(v=0)+HCl(v)通道的产率比偏离经典振幅效应，证实了振动相位干涉对反应路径的影响。

展望：从个体行为到复杂系统

作者指出，未来化学动力学需发展能同时捕获产物对关联矩阵的全新探测技术，并探索振动相位的主动操控。退休后转向气溶胶科学的研究，作者提出理解分子间相互作用如何驱动集体行为涌现（emergent property），将是连接微观动力学与宏观复杂系统的关键。