近日，中国科学院大连化学物理研究所化学反应动力学全国重点实验室董文锐研究员、杨学明院士实验团队联合理论工作合作者樊红军研究员，在自由基的红外光谱研究领域取得新进展。实验团队发展了结合极紫外光电离与红外光解离的实验方法，实现了对Criegee中间体syn-和anti-CH3CHOO+构象异构体分辨的红外光谱测量。
红外光谱作为化学物种“分子指纹”的重要表征手段，在分子结构鉴别和表征中具有不可替代的作用。Criegee中间体在大气化学中扮演着关键角色，显著影响大气的氧化能力和气溶胶形成过程。尽管中性Criegee中间体已被广泛研究，但长期以来缺乏对其阳离子形式的有效实验表征。
本工作中，研究团队发展的新型光谱方法与量子化学计算紧密结合，使之前难以实现的构象特异性红外光谱研究成为可能。研究观测到syn-和anti-CH3CHOO+两种构象体的独特光谱特征，并精确区分了两者的分子结构差异。理论计算进一步揭示了CH3CHOO的中性及阳离子态之间的显著结构差异，特别是由于电荷离域效应增强，阳离子形态具有较低的异构化能垒，这为理解其在大气化学反应中的行为提供了分子水平的理论基础。
该研究实现了Criegee中间体构象异构体阳离子的红外光谱表征，展示了该技术在识别分子构象差异方面的普适性，在大气化学和星际化学等领域具有广泛应用前景。例如，在星际化学研究中，强烈的中红外发射带常被归因于高振动激发态的多环芳烃阳离子，而本研究方法提供的构象选择性测量有望提高对这些物种起源的追溯能力，促进对复杂星际化学过程的深入理解。
上述工作以“Conformer-specific Infrared spectroscopy of cationic Criegee Intermediates: syn- and anti-CH3CHOO+”为题，发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。该工作的第一作者是我所2508组已毕业博士黄恩德。该工作得到国家自然科学基金，科技部科技创新2030-重大项目、中国科学院科研仪器设备研制等项目的资助。
