中国科学院沈阳分院

简　　 报

第三十期

总710期

沈阳分院办公室　　　　　　　　　　　二○○八年九月九日

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大连化物所反应共振态研究作为PNAS封面文章发表 

大连化物所分子反应动力学研究工作又获得重要进展，最新成果由杨学明、张东辉等人撰写成文 “Probing the resonance potential in the F atom reaction with hydrogen deuteride with spectroscopic accuracy”（在光谱精度上探测F＋HD反应的共振势能面）发表在本周出版的PNAS杂志上（PNAS 105，12662(2008)），并被选为该期的封面文章。这是继今年四月之后，十一室研究人员第二次在PNAS杂志上发表论文。PNAS（美国国家科学院院刊）是世界著名的多学科科学连续出版物，2007年影响因子为9.598。

化学反应中的共振态是短暂束缚于反应过渡区附件的量子态。由于共振态对所描述的化学反应势能面异常敏感，它提供了一种从实验上直接探测反应势能面的手段，而它的研究也就成为了动力学领域的一个重要课题，也是世界公认的难题。两年前，杨学明研究组对F+H2反应体系的共振态进行了详细的实验研究，首次利用高分辨的反应散射实验探测到了这一体系中的反应共振现象，即HF(v=2)产物的前向散射，并且得到了张东辉研究员和谢代前教授的精确量子动力学理论计算的证实。这项研究工作发表在2006年的科学杂志上（Science 311, 1440(2008)）。此外，杨学明研究员与张东辉研究员又对F+H2反应体系中HF(v=3)前向散射的机理进行了详细研究，发现HF(v=3)前向散射并不是由于这一体系的反应共振态所引起的，而是由于反应体系通过离心势垒时放慢通过所造成的。这项研究结果于今年四月发表在PNAS杂志上（PNAS 105，6227(2008)），它推翻了李远哲等人早先的推测：HF(v=3)前向散射是由于反应共振态所引起。杨学明与张东辉领导的这项研究工作使得我们对这一反应的动力学机理有了更加深入的理解。

根据前人对F+HD反应的研究发现，这一反应体系与F+H2反应有非常明显的差别。因此近一两年来，杨学明和张东辉等合作开展了对F+HD反应的高精度实验和理论的研究。杨学明研究组利用自行研制的交叉分子束-氢原子里德堡态标识探测的新装置，首次在不同碰撞能量下获得了F+HD－>HF+D反应全量子态分辨的反应微分截面，并在实验中观测到在0.3 kcal/mol的反应能量范围内，该反应的微分截面发生了剧烈的变化。这项实验以前所未有的光谱精度（达到几个cm-1的精度）对这一重要反应的共振现象进行了动力学研究，也为高精度的理论研究提供了不可多得的实验基础数据。动力学理论研究表明由张东辉和南京大学谢代前合作构造的势能面能精确地描述F＋H2反应中的共振态的动力学现象，但对F＋HD反应中的共振态描述不够理想。为此，张东辉和厦门大学徐昕等人合作重新构建了该反应的一个高精度的势能面，并在该势能面上获得了同时与F＋H2和F＋HD实验高度吻合的理论结果，从而首次实现了通过反应动力学实验直接以前所未有的光谱精度探测化学反应势能面的目标。这项成果是继2006年在科学杂志上发表的研究工作之后，作者对这一共振体系探索的又一项重要突破。

上述研究工作是本周发行的PNAS杂志动力学研究特写（Chemical Dynamics Special Feature）一部分。动力学特写编委、美国国家科学院院士Crim教授在介绍本项工作时指出：对于化学反应共振态，无论是实验观测还是理论计算都具有非常大的挑战性；而这项F+HD研究工作展示了在获取反应精确势能面的探索方面，实验与理论相结合的巨大力量。（大连化物所供稿）

 

海洋所热带产胶海藻新品种培育工作获实质性进展 

近日，海洋所刘建国研究员等科技人员通过重演性实验并结合长期测定数据，初步探明了导致今年夏季长心卡帕藻（俗称麒麟菜）大规模爆发病害死亡的原因，并在良种选育和种苗培育新途径方面获得了实质性进展。

热带海域栽培的麒麟菜藻是生产卡拉胶的主要生物资源，菲律宾、印度尼西亚和我国海南是国际上麒麟菜主要栽培国。卡拉胶具有凝胶、保水、增稠和助悬特性，是重要的食用和化工原料，在食品工业、医药、纺织、化妆品、橡胶产品以及胶粘剂等近百种产品中有广泛应用，其中在火腿肠、果冻、奶制品和冰淇淋等食品加工业中属于必需品，且有其它食用胶不可替代的优越性，用量非常大。

我国唯一人工栽培的麒麟菜为长心卡帕藻，由海洋所老一辈科学家从菲律宾引进的野生种，可生产κ-型卡拉胶。原引进藻种数量少、物种相对单一，随着栽培过程中有限的多样性逐渐丢失，加之长期营养繁殖导致该藻生命力出现下降，生长速率逐渐减慢，种质退化明显。

2008年夏季，在菲律宾和我国已栽培多年的长心卡帕藻先后大规模爆发冰样白化病，种菜几乎全部腐烂死亡，造成苗源严重匮乏，市场价格飞涨数倍，国内外原料供应发生断货现象。直接造成经济损失估计十几亿元，并影响数万沿海菜农的正常工作生活，间接影响到国际卡拉胶生产和食品制造加工业。

在国家自然科学基金和海洋公益专项资助下，刘建国研究员、林伟博士及研究生庞通等研究人员结合长期实地检测数据，对比气象（如光照、降雨和蒸发量）、水文（包括海水温度、盐度、酸碱度、无机氮磷营养盐）和微生物等指标变化，逐一统计分析和排查，并经过人工培养重演实验不断验证，探明了导致长心卡帕藻大规模爆发冰样白化病害发生和死亡的根本原因和直接诱因。

刘建国研究员还成功从印度尼西亚东爪哇岛、巴厘岛等多个海区采集并引进了十多个性状不同的热带产胶海藻株系。海区栽培对比试验表明：上述从印度尼西亚引进株系的抗病能力不同程度地强于原产菲律宾的海菜，其中株系5号差异最明显、抗病力最强，没有出现任何冰样白化病，株系4、6和11号抗病能力次之，只有10%左右的藻体出现少量症状，其它株系发病率也较轻。即使在菲律宾海菜大规模爆发病死亡期间，新引进的热带产胶海藻株系仍然维持不同程度的生长，其中株系5、4、6和11号藻体坚硬、粗壮、生长迅速，日比生长速率维持在7~9%，最高达到10.9%,不足1周时间生物量就可以增加1倍。

另外，课题组新近通过四分孢子途径人工培育种苗工作也取得了实质性进展，不仅多批次成功地采集到四分孢子，而且获得了有效诱导孢子萌发和快速生长的技术方法，培育的幼苗藻体健壮、色泽深。

海洋所上述研究工作不仅有望为我国热带产胶海菜栽培提供生长快、抗病力强的新品种和优质苗源，而且为生产不同化学结构性能的卡拉胶产品提供了可能性，也对恢复甚至推动热带产胶海菜栽培产业向更高层次开拓发展奠定了物种基础。目前海洋所开展的该项研究已经引起海南地方政府、水产管理和技术推广部门的重视，也得到了当地菜农的欢迎和支持。（海洋所供稿）