The H+H2 reaction is the simplest chemical reaction system and has long been the prototype model in the study of reaction dynamics. Here we report a high resolution experimental investigation of the state-to-state reaction dynamics in the H+HD→H2+D reaction by using the crossed molecular beams method and velocity map ion imaging technique at the collision energy of 1.17 eV. D atom products in this reaction were probed by the near threshold 1+1′ (vacuum ultraviolet+ultraviolet) laser ionization scheme. The ion image with both high angular and energy resolution were acquired. State-to-state differential cross sections was accurately derived. Fast forward scattering oscillations, relating with interference effects in the scattering process, were clearly observed for H2 products at H2(v′=0, j′=1) and H2(v′=0, j′=3) rovibrational levels. This study further demonstrates the importance of measuring high-resolution differential cross sections in the study of state-to-state reaction dynamics in the gas phase.
References
[1]
D. G.
Truhlar
and R. E.
Wyatt
, Ann. Rev. Phys. Chem.
27
, 1
(1976
).[2]
F.
Fernández-Alonso
, B. D.
Bean
, J. D.
Ayers
, A. E.
Pomerantz
, R. N.
Zare
, L.
Bañares
, and F. J.
Aoiz
, Angew. Chem. Int. Ed.
39
, 2748
(2000
).[3]
F.
Fernández-Alonso
and R. N.
Zare
, Ann. Rev. Phys. Chem.
53
, 67
(2002
).[4]
F. J.
Aoiz
, L.
Banares
, and V. J.
Herrero
, Int. Rev. Phys. Chem.
24
, 119
(2005
).[5]
S. A.
Harich
, D. X.
Dai
, C. C.
Wang
, X. M.
Yang
, S.
Der Chao
, and R. T.
Skodje
, Nature
419
, 281
(2002
).[6]
J.
Jankunas
, M.
Sneha
, R. N.
Zare
, F.
Bouakline
, S. C.
Althorpe
, D.
Herráez-Aguilar
, and F. J.
Aoiz
, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
111
, 15
(2014
).[7]
D. X.
Dai
, C. C.
Wang
, S. A.
Harich
, X. Y.
Wang
, X. M.
Yang
, S. D.
Chao
, and R. T.
Skodje
, Science
300
, 1730
(2003
).[8]
L.
Schnieder
, K.
Seekamp-Rahn
, J.
Borkowski
, E.
Wrede
, K. H.
Welge
, F. J.
Aoiz
, L.
Bahares
, M. J.
D’Mello
, V. J.
Herrero
, V.
Saez Rabanos
, and R. E.
Wyatt
, Science
269
, 207
(1995
).[9]
S. C.
Althorpe
, F.
Fernandez-Alonso
, B. D.
Bean
, J. D.
Ayers
, A. E.
Pomerantz
, R. N.
Zare
, and E.
Wrede
, Nature
416
, 67
(2002
).[10]
N. T.
Goldberga
, J. Y.
Zhanga
, K.
Koszinowskia
, F.
Bouaklineb
, and S. C.
Althorpe
, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
105
, 18194
(2008
).[11]
D. G.
Fleming
, D. J.
Arseneau
, O.
Sukhorukov
, J. H.
Brewer
, S. L.
Mielke
, G. C.
Schatz
, B. C.
Garrett
, K. A.
Peterson
, and D. G.
Truhlar
, Science
331
, 448
(2011
).[12]
J.
Jankunas
, R. N.
Zare
, F.
Bouakline
, S. C.
Althorpe
, D.
Herráez-Aguilar
, and F. J.
Aoiz
, Science
336
, 1687
(2012
).[13]
R. N.
Zare
, Ann. Rev. Phys. Chem.
64
, 1
(2013
).[14]
D.
Neuhauser
, R. S.
Judson
, D. J.
Kouri
, D. E.
Adelman
, N. E.
Shafer
, D. A. V.
Kliner
, and R. N.
Zare
, Science
257
, 519
(1992
).[15]
T. N.
Kitsopoulos
, D. P.
Baldwin
, R. N.
Zare
, and D. W.
Chandler
, Science
260
, 1605
(1993
).[16]
H. L.
Pan
, F. Y.
Wang
, G.
Czakó
, and K. P.
Liu
, Nature Chem.
9
, 1175
(2017
).[17]
D. M.
Neumark
, A. M.
Wodtke
, G. N.
Robinson
, C. C.
Hayden
, and Y. T.
Lee
, Phys. Rev. Lett.
53
, 226
(1984
).[18]
C.
Berteloite
, M.
Lara
, A.
Bergeat
, Sébastien D. L.
Picard
, F.
Dayou
, K. M.
Hickson
, A.
Canosa
, C.
Naulin
, J. M.
Launay
, I. R.
Sims
, and M.
Costes
, Phys. Rev. Lett.
105
, 203201
(2010
).[19]
W. R.
Dong
, C. L.
Xiao
, T.
Wang
, D. X.
Dai
, X. M.
Yang
, and D. H.
Zhang
, Science
357
, 1501
(2010
).[20]
P. G.
Jambrina
, D.
Herráez-Aguilar
, F. J.
Aoiz
, M.
Sneha
, J.
Jankunas
, and R. N.
Zare
, Nature Chem.
7
, 661
(2015
).[21]
E.
Wrede
and L.
Schnieder
, J. Chem. Phys.
107
, 786
(1997
).[22]
F.
Fernández-Alonso
, B. D.
Bean
, and R. N.
Zare
, J. Chem. Phys.
111
, 1022
(1999
).[23]
X. A.
Wang
, W. R.
Dong
, M. H.
Qiu
, Z. F.
Ren
, L.
Che
, D. X.
Dai
, X. Y.
Wang
, X. M.
Yang
, Z. G.
Sun
, B.
Fu
, S. Y.
Lee
, X.
Xu
, and D. H.
Zhang
, Proc. Natl. Acad. Sci. USA
105
, 6227
(2008
).[24]
F. J.
Aoiz
, V. J.
Herrero
, and V. S.
Rábanos
, J. Chem. Phys.
97
, 7423
(1992
).[25]
W. H.
Miller
and J. Z. H.
Zhang
, J. Phys. Chem. A
91
, 12
(1991
).[26]
S. J.
Greaves
, D.
Murdock
, and E.
Wrede
, J. Chem. Phys.
128
, 164307
(2008
).[27]
F. J.
Aoiz
, L.
Bañares
, J. F.
Castillo
, and D.
Sokolovski
, J. Chem. Phys.
117
, 2546
(2002
).[28]
N. T.
Goldberg
, J. Y.
Zhang
, D. J.
Miller
, and R. N.
Zare
, J. Phys. Chem. A
112
, 9266
(2008
).[29]
P. D. D.
Monks
, J. N. L.
Connor
, and S. C.
Althorpe
, J. Phys. Chem. A
111
, 10302
(2007
).[30]
P. D. D.
Monks
, J. N. L.
Connor
, and S. C.
Althorpe
, J. Phys. Chem. A
110
, 741
(2006
).[31]
J. F.
Castillo
, D. E.
Manolopoulos
, K.
Stark
, and H. J.
Werner
, J. Chem. Phys.
104
, 6531
(1996
).[32]
D.
Sokolovski
, D.
De Fazio
, S.
Cavalli
, and V.
Aquilanti
, Phys. Chem. Chem. Phys.
9
, 5664
(2007
).[33]
D. F.
Yuan
, S. R.
Yu
, W. T.
Chen
, J. W.
Sang
, C.
Luo
, T.
Wang
, X.
Xu
, P.
Casavecchia
, X. A.
Wang
, Z. G.
Sun
, D. H.
Zhang
, and X. M.
Yang
, Nature Chem.
10
, 653
(2018
).[34]
D. F.
Yuan
, Y. F.
Guan
, W. T.
Chen
, H. L.
Zhao
, S. R.
Yu
, C.
Luo
, Y. X.
Tan
, T.
Xie
, X. A.
Wang
, Z. G.
Sun
, D. H.
Zhang
, and X. M.
Yang
, Science
362
, 1289
(2018
).[35]
S. N.
Vogels
, J.
Onvlee
, A.
von Zastrow
, G. C.
Groenenboom
, Ad
van der Avoird
, and S. Y. T.
van de Meerakker
, Phys. Rev. Lett.
113
, 263202
(2014
).[36]
A.
von Zastrow
, J.
Onvlee
, S. N.
Vogels
, G. C.
Groenenboom
, Ad
van der Avoird
, and S. Y. T.
van de Meerakker
, Nature Chem.
6
, 216
(2014
).[37]
S. N.
Vogels
, J.
Onvlee
, S.
Chefdeville
, A.
van der Avoird
, G. C.
Groenenboom
, and S. Y. T.
van de Meerakker
, Science
350
, 787
(2015
).[38]
J.
Onvlee
, S. D. S.
Gordon
, S. N.
Vogels
, T.
Auth
, T.
Karman
, B.
Nichols
, Ad
van der Avoird
, G. C.
Groenenboom
, M.
Brouard
, and S. Y. T.
van de Meerakker
, Nature Chem.
9
, 226
(2017
).[39]
W. T.
Chen
, S. R.
Yu
, D. F.
Yuan
, T.
Xie
, J. Y.
Yang
, S. W.
Wang
, C.
Luo
, Y. X.
Tan
, Y.
Miao
, W. Q.
Zhang
, G. R.
Wu
, X. M.
Yang
, and X. A.
Wang
, Chin. J. Chem. Phys.
30
, 609
(2017
).[40]
J. J.
Lin
, J. G
Zhou
, W. C.
Shiu
, and K. P.
Liu
, Rev. Sci. Instrum.
74
, 2495
(2003
).
This content is only available via PDF.
© 2019 Chinese Physical Society.
2019
Chinese Physical Society
You do not currently have access to this content.
