激光诱导化学反应

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  激光诱导化学反应(laser induced chemical reaction),在常温常压下不能进行但在激光的照射下可被诱发的化学反应。激光具有单色性、高强度和短脉宽等优越性能,是诱发光化学反应最理想的光源。激光诱导化学反应主要是指激光光解反应以及由光解碎片引起的后续化学反应,例如,激光光解可以产生自由基原子,所产生的自由基又可以诱发链锁反应。用各种波长激光(红外、可见、紫外)诱发的化学反应大约有几百种。

  根据波长的不同,激光诱发化学反应的机理也不相同,一般可分为两类:

  1.红外激光诱导化学反应。这类反应的特点是反应物分子被提升到振动激发态,属于这一类反应的有红外敏化反应、振动异构化反应、红外异相催化反应、红外诱导链反应、红外光解范德华分子反应以及红外多光子离解反应。20世纪70年代发现了多光子红外离解现象,尤其是多原子分子,只要分子的基频或泛频频率与激光频率相等,就有可能发生多光子离解反应,这是激光诱导化学反应的一个新领域,红外多光子离解反应要求激光必须有足够高的强度(至少108瓦/平方厘米)。

  2.紫外或可见激光光解反应。在这类反应中反应物分子被激发至电子激发态。因为绝大多数分子的离解能在60~752.4千焦/摩尔或3~7电子伏之间,这就需要波长为400~140纳米的紫外光辐照才行。原则上讲,只要选择合适波长的激光,任何分子都能被光解,对同一分子来说,不同波长的激光辐照时有可能按不同的方式光解。