互动科普

如果从一个村庄到另一个村庄需要翻山，那么你一定会在某个时刻抵达整段旅途的最高点，在这里你可能会稍稍停留一下，看看风景再下山。这个场景很像化学世界中的一个未解之谜：反应物分子在即将转变成新的化学物质前，也会经历短暂的过渡态。

长久以来，科学家一直认为过渡态极不稳定且转瞬即逝，因此无法观测到。但是美国麻省理工学院的化学家日前测定了一种过渡态的能量。正如海拔高度决定了登山者到达山顶的时间，过渡态的能量特征也决定了化学反应产生新物质所需的时间。

为了获得准确的测定结果，当时仍在麻省理工学院读研究生的约书亚·巴拉邦（Joshua Baraban）及同事使用一束激光来激发乙炔。在这个简单的反应中，乙炔分子的形状会从直线型转变成“之”字形。当乙炔吸收了更高强度的激光后，会按照预计的那样发生振动，但就在发生形变前的一瞬间，振动停止了。这为我们理解神秘莫测的过渡态，打开了一扇窗户。

目前就职于美国科罗拉多大学博尔德分校的巴拉邦说，“我们发现，当分子即将越过两种构型的临界值时，会停止振动。”通过测定从初始至振动暂停时乙炔吸收的能量，该团队确定了过渡态的能量特征。该研究结果近期发表在了《科学》（Science）杂志上。

巴拉邦的同事、德国吉森大学（Justus Liebig University Giessen）的格奥尔格·梅劳（Georg Mellau）发现，对于氰化氢转化成异氢氰酸这个更复杂的过程，也可以使用这种方法来测定反应的过渡态。

巴拉邦称，“能够定量测定这种短暂状态在化学领域非常重要”。比如，如果能够更好地理解燃料燃烧过程中的过渡态，科学家就能设计出油耗更低的车辆。