自燃现象

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室陈向军教授研究组与罗毅教授合作，利用自主研制的扫描探针电子能谱仪发现了全新的非线性电子散射现象，该现象的发现有可能发展出一种革命性的固体表面单分子探测技术。研究成果发表在最新一期的《自然&bull 物理》上，中国科大徐春凯副教授是论文的第一作者。Phys.org网站和《亚洲科学家杂志》对研究成果做了专题报道。 　　电子能量损失谱学是分析材料化学组成的一种重要手段，它通过测量电子的非弹性散射获得原子分子的信息。然而在常规的电子散射中，非弹性电子只占极少的比例，大多数电子是没有能量损失的弹性散射电子。陈向军教授研究组将电子能谱学技术与扫描探针技术结合自主研制了扫描探针电子能谱仪，并利用针尖场发射电子束与石墨表面的银纳米结构相互作用，测量散射电子的能谱。实验表明，银纳米结构激发出的局域等离激元场可以导致非线性的电子散射现象，使得非弹性电子的强度显著增强。罗毅教授提出一种单电子两步过程的理论模型解释了这种非线性电子散射。 　　非线性电子散射不仅是一种全新的物理现象，它同时还会带来一种新的、具有潜力的谱学技术即&ldquo 非线性电子散射谱学&rdquo ，未来可以用于研究吸附在金属纳米结构上的原子、分子。非线性电子散射过程会大大提高信噪比，从而实现固体表面纳米空间分辨的原子分子谱学测量。 　　上述研究得到了科技部、国家自然科学基金委、教育部和中组部&ldquo 千人计划&rdquo 的支持。

“中国到底有多少女性院士?”　　“科学界的女性领导者又是多少?”　　“科学共同体中的女性数量到底是多少?　　在11月初举行的2016年世界生命科学大会“生命科学中的女性”论坛上，中国女科技工作者协会常务副会长、中国自然科学博物馆协会会长程东红在演讲开篇连续抛出的几个问题，引发了与会者的关注。　　最新数据统计显示，2015年，中国科协的所属学会的女性会员占比21%，其中理事占比13%，主席和副主席占比8%。这表明，尽管女性会员的占比逐年增高，但理事、副主席、主席等领导岗位的女性比例仍然较低。　　不仅如此，在我国科技界拥有最高学术荣誉称号的院士群体中，也存在这一现象——中国科学院院士和中国工程院院士中，女性只占6%和4%。　　程东红把这种现象称作“漏油的管道”，即随着学术地位的提升，女性的人数却越来越少。　　当然，这种现象并非中国独有，根据2015年7月联合国教科文组织的数据统计，2013年，女学士占比53%、女硕士生也是53%、女博士生是43%，而到了女研究者这个比例仅剩下28%。　　既然是世界性问题，难道真的是因女性自身的性别问题，比如人们常说的“女性真的不如男性聪明”，抑或“家庭和孕期拖住女性成才后腿”?　　美国加州理工学院生物与生物工程系教授Alice Huang并不这么认为，她总是习惯性地这样介绍自己：“我是一名女科学家。”当天，她的主题报告“女性的新世界——科学生活中的女性未来”，站在中国传统的文化立场，向外界展示了一个“打破传统，创造女性规则”的女权形象，希望让更多的人培养尊重女性的能力。　　中国女科技工作者协会会长、中科院院士王志珍也表示，世界上没有任何一篇学术论文说过女性智商低于男性，而且我们还可以昂首挺胸地说，从某种意义上，女性的情商还高于男性。　　当天，王志珍说，一些事例也证明，许多女性科学家的确在她们的领域中作出了重大贡献。比如，中国农业科学院哈尔滨兽医研究所研究员陈化兰因其在禽流感病毒领域的研究两次蝉联素有“女性诺贝尔”美誉的“世界杰出女科学家成就奖”。　　但她也承认，男女科学家的科研前途差距是在30岁左右拉开的。很重要的一点，女性一旦有了孩子，可能导致她的兴奋点有所转移。所谓在28岁～35岁这个科研工作的黄金年龄段，女性虽正值青春年华，但不得不为家庭和子女作出牺牲。　　如今，越来越多的人从国家、区域甚至全球等各个领域去调解这种不平衡、去承认女性科学家的进步，甚至会针对年轻女科技工作者提出的如何平衡事业发展和家庭生活、如何面对科研工作中的挑战、如何发挥女性优势和创新潜能等进行讨论。　　在当天论坛报告的结尾，程东红引用了联合国秘书长潘基文的一段格言“我们这一代人是有可能结束贫困的第一代人”表达了自己的观点：与这一目标密切相关的是，这一代人有能力改变性别关系，赋予妇女和女童同等的权利。

大化所杨学明小组首次观测到化学反应中分波共振现象 　　研究成果发表在美国《科学》杂志上，图像达到了光谱精度　　 　　实验测量到的F+HD反应中后向散射HF(v=2，j=6)产物强度随碰撞能量的变化(实圆点)。红实线是理论计算的结果。观测到的三个振荡峰被归属为J=12，13，14的分波共振。图中的三维图是在1.285kcal/mol碰撞能下HF产物在各个方向的散射微分截面图。B代表后向散射方向，F代表前向散射方向。 　　在实验上观测由特定分波引起的动力学现象，一直是化学动力学研究领域的一个极具挑战的课题。如今，通过设计一个世界上最高分辨率的交叉分子束散射实验，中国科学院大连化学物理研究所杨学明研究小组首次在实验中观察到了化学反应中的这种分波共振。研究成果发表在3月19日出版的美国《科学》杂志上。杨学明说：“这一反应共振动力学图像已经完全达到了光谱精度，为反应共振态动力学研究提供了一个教科书式的例子。” 　　这是杨学明和中国科学院大连化学物理研究所研究员张东辉等近年来在反应共振态研究方向的又一个新的突破。在同期出版的《科学》杂志上，英国剑桥大学Althorpe教授发表评述文章，详细介绍了这项工作的学术意义。 　　化学反应是旧化学键断裂、新化学键生成的过程，是化学学科的核心科学问题。在所有气相分子反应中，新化合物的形成都是通过两个反应物之间的碰撞而达成的。每一个反应必须先经过一个“过渡态区域”，在这个区域中，反应物分子中的旧化学键即将断裂、生成物分子中的新化学键即将生成。而所有的反应碰撞都是在特定的碰撞参数条件下，通过过渡态区域而进行的。这些特定的碰撞参数在量子力学中是一个“好量子数”，因此在整个反应过程中是守恒的，这些特定的碰撞参数相当于反应体系特定的转动量子态，一般被称为“分波”(PartialWave)。 　　过渡态的分波结构是影响化学反应的决定性因素，也是化学动力学研究的重要基础课题。由于反应过渡态寿命非常短(飞秒量级，1飞秒等于10-15秒)，分波一般在能量上很宽且重叠在一起，因此很难在实验室观测到单个分波的结构。在绝大多数情况下，即使完全量子态分辨的交叉束实验测量的微分截面也是不同分波叠加后的平均值，因此，观测单个特定的分波结构是动力学研究领域的一个极大挑战。 　　反应共振态是反应体系在过渡态区域形成的具有一定寿命的准束缚态。由于不同分波的共振态具有不同能量及较长的寿命，从而提供了一个观测单个分波分辨的动力学现象的可能。2006年，杨学明研究小组首次在低能F+H2→HF+H反应中发现了可能由反应共振引起的实验现象。张东辉与南京大学教授谢代前建立了精确的XXZ势能面并开展了动力学计算，证实了F+H2反应中反应共振态的存在。这一成果于2006年发表在美国《科学》杂志上，被两院院士评为2006年国内十大科技进展之一。 　　被认为单个分波共振结构实验探测最有希望的反应体系是F+HD→HF+D反应。2008年，杨学明研究小组对这一反应体系进行高分辨的分子束散射实验研究，得到了由共振所引起的动力学实验图像。经过长时间研究之后，张东辉发现以前所有的势能面不能定量地解释F+HD反应和F+H2反应的动力学图像上的差异。为此，他与合作者发展了一个有效的更高精度的势能面构造方法。利用该方法，张东辉与厦门大学徐昕等人成功构建了目前最为精确的F+H2(HD)体系的FXZ势能面，并对F+HD反应进行了量子动力学研究。理论结果与实验动力学测量结果高度吻合。理论计算表明，这一反应是由于单个共振态所引起的。这一成果于2008年9月发表在美国《国家科学院院刊》上。 　　上述理论结果的进一步分析表明，当F+HD反应共振态寿命长达几百飞秒，那就有可能探测到单个分波的共振结构。迄今为止，世界上还没有任何人能够在实验中清晰地观测到这样的分波共振结构。而要分辨不同分波的共振结构，必须进一步提高交叉分子束实验的分辨率，以探测由共振态不同分波引起的微分散射截面随能量的振荡现象。为此，杨学明研究小组设计了一个世界上最高分辨的交叉分子束散射实验。他们将两个分子束源同时冷却到液氮的温度下(零下196摄氏度)，使实验的能量分辨率到达了前所未有的水平。博士研究生董文锐和肖春雷等同学花费了大量心血，终于在实验上成功观测到了理论预测的转动量子态为12、13、14的反应共振态分波所引起的3个振荡峰(如图)，并且发现理论预测的共振态能量误差只有0.03kcal/mol，完全达到了光谱精度。 　　张东辉说：“由此我们可以看到，实验与理论的相互作用推动了这一系列共振态研究的发展：实验通过新现象的发现指导理论构造更为精确的势能面，而更为精确的理论帮助实验发现新现象，并可进一步推动理论的发展。通过这一系列的理论和实验结合的研究，也使得我们对共振态的认识上升到了一个新的境界。” 　　这项研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部以及中国科学院的资助。