近日，我所化學動力學研究中心分子光化學動力學研究組（1117組）袁開軍研究員團隊和英國布里斯托大學Mike Ashfold教授合作，觀測到甲硫醇分子（CH3SH）紫外光解離的中間原子抽取通道，生成S(1D)+CH4產物，揭示了多原子分子光化學多通道解離新機制。
甲硫醇廣泛存在于星際空間，其光化學對星際介質中硫元素的化學行為、復雜分子形成途徑，以及生命前物質的起源和演化有重要意義。目前的研究表明，甲硫醇在紫外光照射下，主要發生S-H鍵或者C-S鍵斷裂，生成H原子或者SH自由基產物，而新的解離通道未見報道。
中間原子抽取通道是一種特殊的光解離反應通道。在光激發過程中，光子能量不是簡單地斷裂某個化學鍵，而是誘導分子發生重排，產生意想不到的產物。此前，團隊利用大連光源在三原子分子光解離過程中已觀測到中間原子抽取通道，比如SO2→S(1D)+O2（Science，2024）、H2O→O(1S)+H2（Nat. Commun.，2021）、CS2→C(3P)+S2（J. Phys. Chem. Lett.，2021）等。然而，多原子分子光解離中類似中間原子抽取的通道鮮有報道。
在本工作中，團隊基于極紫外光發展的高靈敏單光子電離技術，發現甲硫醇在193 nm附近的紫外光照射下，可以解離產生激發態的硫原子（S(1D)）和甲烷分子（CH4）。研究發現，甲烷產物處于高振動激發態，振動頻率顯示以彎曲振動為主。該發現有望為解釋星際中觀測到的振動激發態甲烷的起源，提供一種新的反應機制，同時，激發態硫原子的高反應活性為甲硫醇參與生命前物質演化提供了新的解釋。
相關成果以“Ultraviolet photodissociation of methanethiol (CH3SH):Revealing an S(1D) atom elimination channel”為題，發表在《化學科學》（Chemical Science）上。該工作第一作者是我所1117組博士研究生巫雨承。該工作得到了國家自然科學基金、中國科學院B類先導專項“基于極紫外光源的化學反應過渡態精準探測”、遼寧省興遼英才計劃等項目的資助。（文/圖 巫雨承、袁開軍）
文章鏈接：https://doi.org/10.1039/D5SC04716A
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