8月24日消息，arXiv收录的 physics.optics 新论文（编号2608.23292，8月24日提交）实现了对水分子电离生成氢分子这一基础化学反应的完整实时观测。论文由Chuan Cheng、Chi-Hong Yuen等与Philip H. Bucksbaum（斯坦福SLAC）合作完成。

从水分子中移除一个电子可以驱动其两个氢原子配对并以氢分子形式逸出，但即便对这一最基础的反应，从起点到终点的路径此前始终无法观测——因为测量从未能同时跟踪电子和原子核的运动。研究团队将关联光电子-离子成像、少飞秒泵浦探测测量与非绝热模拟相结合，在孤立重水（D2O）分子中追踪到完整反应路径。

研究发现反应走的是间接路线，沿三条不同路径解离（直接、漫游、延迟），直接支链和延迟支链的形成时间分别约为34和72飞秒。更关键的发现是：氢分子成键要求水分子先打破自身对称性——只有随机的非对称运动才能在圆锥交叉点（conical intersection）实现电子态切换，让两个氢原子在氧氢键断裂之前完成连接。

这一成果建立了水生成氢过程的时间分辨图像，并提供了将电子激发与化学结果联系起来的一般性策略，适用于从光催化到辐射化学等多种场景。对水分解制氢和辐射化学领域而言，理解氢分子在电离环境中的形成机制是控制副反应、提升制氢效率的基础。 （来源：arXiv）