近日，我所超快激光技术研究组（2503组）袁开军研究员、杨学明院士团队与英国皇家科学院Michael N. R. Ashfold院士、澳大利亚新南威尔士大学Christopher S. Hansen博士合作，利用大连相干光源研究乙烷分子的光化学取得新进展。

　　研究并开发利用地外行星的自然环境，一直是行星科学的中心研究目标。其中气态巨行星（木星、土星、天王星和海王星）上有着丰富的分子化学反应过程，是星际化学家研究的长期目标。类似于地球，这些气态巨行星在它们各自的轨道上围绕着太阳运行，导致太阳辐射的季节性变化，进而造成了各种分子的相对丰度随着维度和高度的周期性变化。CH₄对近红外太阳辐射的吸收是使这些行星上层大气升温的重要原因，而且它与C₂H₆和C₂H₂的产生有着密切的关系。理解CH₄、C₂H₆和C₂H₂之间的动态平衡以及相对关系，是理解气态巨行星大气动力学的关键。因此该研究团队基于大连相干光源对C₂H₆分子的光解动力学开展了系统的研究。

　　研究团队在112至126 nm波长范围内，利用氢原子高里德堡态标记飞行时间质谱技术，研究了C₂H₆光解中的H原子产出通道，利用超快相机实现多质量探测时间切片离子速度成像技术，同时研究了CH₃产出通道和CH₂产出通道。研究团队揭示了C₂H₅+H通道和CH₃+CH₂+H三体解离通道在乙烷光解中的重要性，这两个解离通道应该被加入气体巨行星的光化学模型中，而C₂H₂产物通道是次要的。这项工作有助于合理地解释Cassini–Huygens航天探测器揭示的迄今为止无法解释的木星大气中C₂H₆与C₂H₂的丰度比。

　　这项工作是大连相干光源光化学实验线站继H₂O分子（Nat. Commun., 10, 1250, 2019）和H₂S分子（Nat. Commun., 11, 1547, 2020）之后，在小分子的光化学研究中取得的又一项重要科研成果。

　　相关成果发表在《化学科学》（Chemical Science）上。该研究得到了国家自然科学基金委动态化学前沿研究中心项目、中科院战略性先导科技专项B类“能源化学转化的本质与调控”、自然科学基金面上项目等的支持。（文/图 常尧）