大连光源揭示了星际物质中硫分子的直接来源

硫化物的产生和演化是行星形成和生命起源的重要线索。自20世纪80年代以来，国际紫外探测器卫星已经在几颗彗星上观察到硫化碳(CS)和硫分子(S2)。研究者普遍认为CS和S2是二硫化碳(CS2)光解产生的，但在星际空间从未观测到CS2。长期以来，CS2的解离机制尚不清楚，在实验室观察S2也是科学研究中的一个难题。

中科院大连化工研究院分子反应动力学国家重点实验室和大连光源科学研究室的袁凯军研究员与中国科学技术大学教授王兴安合作， 并首次利用自行研制的基于大连相干光源(以下简称大连光源)的离子成像实验装置，观测了CS2光解过程中碳原子和硫分子(C S2)的产物通道，为天文学观测到的星际物质S2的直接来源提供了实验证据，有望为天文观测提供更相关的依据和观测方法。 相关研究成果发表于《物理化学快报》年1月中旬。

袁开军介绍说，典型的三原子分子ABC光解通常会破坏A-B或B-C之间的化学键，作为中间桥，“-B-”化学键往往需要更高的能量才能破坏。为此，研究人员让大连光源输出能量较高的光子照射CS2，借助离子速度成像装置观察照射后产生的碳原子产物。

研究人员发现，C S2直接离解产生CS2的产物通道，同时获得具有振动量子态分辨率的电子基态和电子激发态产物S2。结合理论计算，找到了这一过程的离解机理，即电子激发态的CS2经历异构化过程，硫原子从线性(S-C-S)分子逐渐向另一侧绕圈形成线性(S-S-C)分子，然后离解产生C和S2。推测星际空间的S2可能直接来源于CS2分子的辐射离解。

袁开军说：“结合以往的研究，发现硫化羰(OCS)分子的解离可以生成碳原子和硫氧化物(C SO)的产物通道。研究人员推测，三原子分子ABC解离的产物通道不仅有A BC、C AB，还有B AC。这个通道应该是无处不在的，为天文观测提供了更多的观测手段。”