分子反应动力学国家重点实验室

分子反应动力学国家重点实验室1实验室的名称：分子反应动力学国家重点实验室。2建设单位：1987年经国家计委批准建立，1992年通过国家验收,正式对国内外开放。3主管单位：主管部门是中国科学院，依托单位是中国科学院大连化学物理研究所。4发展历史：分子反应动力学国家重点实验室于1987年由国家计委批准筹建，1990年9月经中国科学院批准，实行边建设边开放，1992年3月通过国家验收，正式对国内外开放。该实验室是由中国科学院大连化学物理研究所和化学所（北京）联合组成的。5现状：经过十几年的努力，本实验室在实验设备、实验技术、理论研究和计算方面，都在逐渐缩短与国际先进实验室的差距，已成为国内分子反应动力学的主要研究基地，是承担国家重大基础研究项目（攀登计划和973计划）的牵头单位。1993年第15期世界著名的科学杂志《Science》指出：大连是化学物理的温床，因为大连化物所有分子反应动力学国家重点实验室。这表明该实验室在国际上的地位已被承认。1997年国际著名的Gordon会议将本室沙国河院士的发现--“CO碰撞传能中的量子干涉效应”，确定为会议的中心议题，并邀请到会报告。楼南泉院士自1979年起，被聘为国际分子束学术顾问委员会委员(长期)，张存浩院士被聘为国际重要学术刊物ChemicalPhysicsLetters的编委。2001年被聘为该实验室主任的杨学明研究员，是本领域国际杰出的青年科学家。7建设目标：发展和利用国际先进的化学反应动力学实验技术和高精度动力学理论相结合的方法，深入细致地研究重要化学过程中的动力学机理，在原子、分子的层次和量子态分辨水平上揭示基本化学动力学规律，在分子反应动力学基础科学研究中做出重要创新成果，为重大科学技术进步提供基础知识支撑，保持反应动力学研究的国际领先地位，占据国际化学反应动力学研究的至高点。8主要服务领域：分子反应动力学是一门从宏观反应速率到微观的原子、分子以及量子态的水平上研究各种化学反应的动力学本质及规律的学问。分子反应动力学的研究不仅揭示了化学反应的本质，而且推动了化学激光的发展，揭示了臭氧层破坏的机理，发现了碳-60分子等，极大地推动了能源科学、大气环境科学以及新兴的纳米科学等领域的发展。分子反应动力学国家重点实验室的定位是：面向化学动力学前沿课题和国家需求，发展原创性的理论和研究方法，在原子、分子、量子态水平上理解化学反应的过程和机制，为与能源和环境等重要科学技术相关的化学反应过程的研究提供实验和理论基础。分子反应动力学国家重点实验室致力于发展国际先进的化学反应动力学实验技术和高精度量子动力学理论方法，深入细致地在原子和分子水平上研究大气化学、能源转化、化学激光以及生物分子等重要化学体系中的反应机理和动力学过程，在原子、分子层次和量子态分辨水平上揭示化学反应的基本规律。研究组研究内容复杂分子体系反应动力学（1）分子激发态动力学的实验与理论研究（2）超快化学过程的动力学（3）分子与强激光场的相互作用（4）非绝热分子反应动力学（5）阿秒分辩量子动力学（6）荧光检测的机理与应用研究化学动力学（1）基元反应动力学（2）团簇光谱与动力学（3）反应动力学理论与计算研究（4）表面反应动力学（5）自由电子激光技术（6）超快激光技术与动力学分子模拟与设计（1）分子模拟、发现与设计的理论计算方法发展（2）复杂分子体系功能的微观机理解析（3）新型功能分子的发现、改造与设计材料动力学模拟与设计（1）分子间范德华力的理论研究（2）气体分子在微纳孔隙中吸附及反应动力学（3）光电转化基本过程动力学超快时间分辨光谱与动力学（1）光电材料荧光光谱动力学成像（2）光电材料瞬态吸收光谱超快动力学9关键仪器设备：高性能的科学仪器是推动分子反应动力学学科发展的一个主要推动力。上世纪80年代，李远哲等人因为发展通用型交叉分子束仪器，使人们在原子分子层次上对化学反应的理解得到了极大的扩展，由于这一杰出的贡献，他获得了1986年的诺贝尔化学奖。分子反应动力学国家重点实验室自1987年成立之初就重视自行设计和研制科学仪器，经过近30年的发展，仪器研制已成为本实验室的特色和强项，实验室已具有研制国际领先水平仪器的能力。实验室现有装置23套，分别为气相、团簇、表面和液相四个方向。这些装置为实验室的优秀研究成果提供了强有力的工具保障。2012年，实验室承担了基金委国家重大科研仪器设备专项“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”的研制，基于此，未来几年我们将建成一个在国际上独具特色的、基于此大科学实验装置的化学反应动力学研究基地。分子反应动力学国家重点实验室最大的特色是高精度的实验技术与高精确的理论计算方法紧密结合进行分子反应动力学研究。除了上面提到的实验装置，我室配备自有机房200多平，其中CPU计算服务器有962台，CPU总核心数目10976颗，单精度浮点数计算总能力峰值为122.8Tflops。GPU计算服务器93台，GPU数目196颗，单精度计算总能力理论峰值723.56Tflops。我室已具有非常强大的理论计算能力，而且每年还会不断投资增强计算能力。（1）大连相干光源（DCLS）人类社会的快速发展使得人类对能源的需求越来越大，提升现有能源利用效率及发展洁净新能源是人类社会发展的必由之路。与能源相关的基础研究则是未来能否解决这一重大科技问题的关键。绝大部分现有能源和新洁净能源都涉及原子分子的物理化学过程，因此研究原子分子在气相和表面的化学物理过程一直是能源基础研究极其重要的方向。极紫外波段光源在气相原子分子和表面物种的高灵敏度、高时间分辨的探测和研究中发挥着不可替代的作用，这类光源可用于研究燃烧相关的原子、分子和自由基化学反应机理，以及表面催化及光催化学过程的重要基础科学问题。此外，还可应用于原子和分子的量子调控、生物分子的灵敏探测以及其他原子、分子与表面相关的复杂过程等科学领域的研究。2012年，大连化物所分子反应动力学国家重点实验室及上海应用物理研究所共同承担的国家自然科学基金委国家重大科研仪器设备专项“基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置”正式启动，预计项目于2017年年底完成。大连极紫外相干光源（简称大连相干光源DCLS）基于高增益谐波产生（HGHG-HighGainHarmonicGeneration）模式，是国际上唯一一套工作在50～150纳米区间且波长可调的，具有全相干超高亮度、超快时间特性的自由电子激光综合实验装置。大连光源将先进相干光源的发展和原子、分子和自由基的高灵敏度探测方法发展紧密结合起来，将先进相干光源装置的研制与基础物理化学研究装置的研制紧密结合起来，使该综合实验研究装置成为世界上独特的基础物理化学实验研究平台。未来将其应用于与能源和环境相关的化学动力学基础科学问题的探索和研究，这将大大地提升我国在相关基础科学领域的实验研究水平，推动相关化学学科的发展。（2）气相交叉分子束-里德堡态氢原子飞行时间谱装置交叉分子束-离子速度成像装置高能氧原子束-里德堡态氢原子飞行时间谱装置时间切片离子速度成像装置通用型交叉分子束实验装置纳秒瞬态吸收和发射光谱仪装置高重复频率飞秒光电子离子成像实验系统光学周期级飞秒时间分辨荧光亏蚀光谱装置飞秒激光后电离技术评估装置原位催化反应自由基和中间体单光子电离质谱探测系统原位热解分析系统（3）团簇双通道飞行时间质谱-光电子速度成像装置气相离子团簇红外解离光谱质谱装置变温碰撞反应飞行时间离子谱/质谱电源及控制系统大分子变温红外光解离光谱结构解析研究系统（4）表面时间分辨飞秒双光子光电子能谱装置表面光化学反应动力学研究装置分子束—表面散射装置表面光化学低温扫描隧道显微镜研究装置低温扫描隧道显微镜光发射电子显微镜/低能电子显微镜低能电子显微镜（LEEM-IV）（5）液相飞秒二维红外光谱系统