近日，中国科学院大连化学物理研究所化学动力学研究中心分子光化学动力学研究组(1117组)袁开军研究员团队和英国布里斯托大学Mike Ashfold教授合作，观测到甲硫醇分子(CH3SH)紫外光解离的中间原子抽取通道，生成S(1D)+CH4产物，揭示了多原子分子光化学多通道解离新机制。
甲硫醇广泛存在于星际空间，其光化学对星际介质中硫元素的化学行为、复杂分子形成途径，以及生命前物质的起源和演化有重要意义。目前的研究表明，甲硫醇在紫外光照射下，主要发生S-H键或者C-S键断裂，生成H原子或者SH自由基产物，而新的解离通道未见报道。
中间原子抽取通道是一种特殊的光解离反应通道。在光激发过程中，光子能量不是简单地断裂某个化学键，而是诱导分子发生重排，产生意想不到的产物。此前，团队利用大连光源在三原子分子光解离过程中已观测到中间原子抽取通道，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，多原子分子光解离中类似中间原子抽取的通道鲜有报道。
在本工作中，团队基于极紫外光发展的高灵敏单光子电离技术，发现甲硫醇在193 nm附近的紫外光照射下，可以解离产生激发态的硫原子(S(1D))和甲烷分子(CH4)。研究发现，甲烷产物处于高振动激发态，振动频率显示以弯曲振动为主。该发现有望为解释星际中观测到的振动激发态甲烷的起源，提供一种新的反应机制，同时，激发态硫原子的高反应活性为甲硫醇参与生命前物质演化提供了新的解释。
相关成果以“Ultraviolet photodissociation of methanethiol (CH3SH):Revealing an S(1D) atom elimination channel”为题，发表在《化学科学》(Chemical Science)上。该工作第一作者是中国科学院大连化学物理研究所1117组博士研究生巫雨承。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项“基于极紫外光源的化学反应过渡态精准探测”、辽宁省兴辽英才计划等项目的资助。(文/图 巫雨承、袁开军)
文章链接：https://doi.org/10.1039/D5SC04716A
