庫利基中間體 交大研究登國際


諾貝爾獎得主李遠哲胞弟李遠鵬,帶領交通大學應用化學研究團隊證實被提出65年的「庫利基中間體」(Criegee intermediates),確實存在,近期在線上發表於國際期刊《自然化學》(Nature Chemistry)。

交大團隊去年在「科學」期刊發表首次偵測到的不穩定分子CH2OO之紅外光譜。此分子是大氣化學中極重要的反應中間體,俗稱庫利基中間體(Criegee intermediate),是1949年庫利基教授提出在大氣中臭氧與不飽和碳氫化合物作用時可能形成的中間體。但是因為其活性大、壽命短,過去多年來科學家想盡辦法都無法直接偵測到它的存在。

李遠鵬團隊首次偵測到它的紅外光譜,提供了未來進一步研究此中間體的可能性;紅外光譜就如人類的指紋,每一分子都具有不同的特性光譜,利用它可確切指認出不同的化合物。利用此技術,進一步發現此庫利基中間體會很快和另一個相同分子反應。一般化學反應要碰撞數百數千次才會有一次成功的反應,但這個反應幾乎是每次碰撞都會發生反應。為了瞭解此快速反應,林明璋與布力汗以高階理論計算發現係因為此分子具兩性離子性,在碳原子及氧原子端分別帶正負電,故極易形成一個環狀雙體,再分解成激發態氧和2個甲醛分子。

從日本東京大學退休後應聘交大擔任講座教授的松為宏幸則利用理論計算所預測的反應速率及機構,成功地模擬了此庫利基中間體的濃度隨時間的衰減,與實驗結果極為一致。

過去從未有人想到如此的快速反應,也因此從未被放入大氣化學反應機構的模式中。李遠鵬團隊發現,若把此快速反應考慮進去,過去許多實驗數據的解釋都要修正,開啟大氣化學研究很重要的一頁,將對大氣相關問題的瞭解,如:酸雨、汙染物、氣候變遷等研究,有深遠的影響。

李遠鵬團隊在教育部五年五百億頂尖大學計畫及國科會「攻頂計畫」的大力支助下,自行組裝完成的第二代步進式傅式轉換紅外吸收光譜儀來進行實驗。團隊持續發展此尖端技術已有十餘年,是世界上唯一具此技術的實驗室。

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