100 万美元资助将在夏威夷大学马诺阿分校新建化学反应动力学设施

夏威夷大学马诺阿分校（University of Hawaiʻi at Mānoa）获美国能源部（DOE）资助 999,997 美元，用于建设可调谐光电离化学动力学设施（Tunable Photoionization Chemical Dynamics Facility）——这是一座强大的科学设施，让研究者能够近距离审视化学反应，帮助他们不仅理解生成了哪些化学物质、反应过程中发生了什么，还准确理解反应究竟以何方式、因何原因发生。
借助这一新设施，夏威夷大学的研究者将能揭示化学反应背后隐藏的过程——这些知识有助于推动更清洁的能源技术，并带来未来的科学发现。
新设施将把关键化学技术汇聚于同一屋檐下：
「这是一次从零开始构建新型能力的机会——它在美国将是独一无二的，」UH Mānoa 化学系教授拉尔夫·I·凯撒（Ralf I. Kaiser）说，「我们想理解化学反应，不只是看最终得到什么，而是通过确定导致我们所观察到产物的分子过程来理解它。」
该设施的首个重大研究项目将攻克一个对清洁能源技术具有意义的根本问题：氢如何帮助打断含硫化合物中强健的碳—硫（C–S）键？这类化合物广泛存在于石油衍生燃料中。
打断强健的碳—硫键有助于改进更清洁燃料的生产，但科学家尚未完全理解氢如何促成其断裂。研究者将使用精确控制的钛、铝与硼团簇来考察这一过程。通过把实验室实验、计算机模拟与机器学习相结合，团队不仅想了解这些键是否会断裂，还想了解为何以及通过哪些不同化学路径使反应得以发生。
项目由凯撒领衔，曾任 UH Mānoa 化学系教职、现已任职于爱荷华州立大学（Iowa State University）的孙瑞教授（Rui Sun）出任共同首席研究员，阿姆斯国家实验室（Ames National Laboratory）的徐鹏担任合作者。
「这种方法的力量在于实验与计算能够协同工作，」孙瑞说，「实验告诉我们分子在做什么，而先进的模拟让我们理解底层的反应路径，并预测分子结构变化会如何影响反应。」
一项面向夏威夷与全国的新科学资产
能源部的这笔投入将建立全国独有的研究能力，并为今后分子反应动力学的研究奠定基础。对夏威夷而言，该设施将扩展先进科学基础设施，并为本科生、研究生和博士后研究者提供分子反应动力学、基于激光的实验、光电离、分子束科学、化学微反应器与计算化学方面的动手训练。
「这一设施使我们能够提出用常规手段极难回答的问题，」凯撒说，「我们先建设实验能力，这就为超越这一初始研究问题的发现打开了大门。」
项目不仅将建造新的仪器装置，还将培养使用并推进这些装置所需的科学人才队伍。与阿姆斯国家实验室的合作将使 UH Mānoa 接入能源部的国家实验室体系，并把国家实验室的专业经验引入新设施的建设。
本项目由美国能源部基础能源科学气相化学物理项目通过能源部 EPSCoR 计划资助，并得到主管研究与学术的副校长办公室支持。
化学系设在 UH Mānoa 的自然科学学院（College of Natural Sciences）内。
夏威夷大学马诺阿分校正从美国能源部获得近一百万美元，用于建设一座新的化学研究设施。
科学家将使用强激光及其他先进工具，在化学反应发生的当下对其进行研究——并更好地理解这些反应如何运作、为何运作。
首个项目将聚焦于打断石油基燃料中存在的那些强健化学键。
研究者表示，这项工作有助于推动更清洁的能源技术。
该设施还将为夏威夷大学学生提供前沿化学与计算方面的动手训练。