David F. Coker和Victor Batista波士顿大学化学系
通过用激光光激发分子，可以将大量的能量储存在分子中。如果足够的能量以这种方式沉积到一个孤立的分子中，它可能会飞开并解离成碎片（光解离）。另一方面，对于溶解在液体溶液中或冷冻成固体基质的激发态分子，解离碎片的一些激发能会随着碎片与周围环境的碰撞而耗散。这种效应被称为溶剂“笼化”，它可以导致被激发的分子在分裂后很快重新形成。重组后的片段通常仍然具有大量的额外能量，这些能量可以在重组后的分子中以各种方式分配。例如，分子可能与高度激发的电子重新组合，或者重新组合的碎片的多余能量可能表现为快速的核振动运动。
我们的计算为最近在液体和固体中进行的光解和复合实验提供了非常准确的解释。探索这些断键和成键的过程，以及它们如何受到溶剂条件的影响，可以为如何控制化学反应提供基本的理解。
前三个视频序列显示了双原子碘分子阴离子I2¯的轨迹，它开始时处于最低能量的电子态，周围是氩原子的液体构型。然后，I2¯分子吸收一个激光光子，并被光激发到一个高能量的电子状态，在这个状态下分子开始解离。序列1显示了一个轨迹，在这个轨迹中，周围的液体结构对隔离游离的碘碎片是无效的，它们飞走了。在序列2中，与液体环境的碰撞使游离的碘碎片重新组合，I2¯分子转变为不同的激发态，在激发态中经历缓慢的振动运动。序列3显示了I2¯重组到其最低能电子态的轨迹，在重组后的分子的快速振动运动中留下了大量多余的能量。
最后的视频序列显示了固态氩晶体中I2¯分子的光激发。晶体环境的刚性提供了一个强大的溶剂笼，任何解离碎片都无法逃脱。因此，重组总是发生，分子重组成各种不同的电子状态。
视频序列
工序1：液氩光激发：解离。
程序2：在液态氩气中光激发：解离，然后是电子激发的复合。
程序3：在液态氩气中光激发：解离，然后振动激发复合。
步骤4:I2¯在固体氩气中的光解和复合。
硬件：SGI Power Challenge Array和SGI Origin2000。软件：Fortran 77， MPI。使用IRIS Performer实现可视化。图形编程和视频制作：Erik Brisson，波士顿大学科学计算和可视化组。致谢：我们非常感谢国家科学基金会对这项工作的财政支持。（CHE-9058348和CHE-9521793），以及由美国化学会管理的石油澳门威尼斯人注册网站研究基金（Grant No. 27995-AC6），以及波士顿大学科学计算和可视化中心慷慨分配的超级计算机时间。