硫化物的產(chǎn)生與演化是行星形成和生命起源的重要線索。自20世紀(jì)80年代以來，國際紫外線探測器衛(wèi)星在多顆彗星上觀測到亞硫化碳(CS)和硫分子(S2)。研究人員普遍認(rèn)為，CS和S2是由二硫化碳(CS2)光解離產(chǎn)生的，但在星際從未觀測到過CS2。長久以來，人類對CS2的解離機(jī)理并不清楚，在實(shí)驗(yàn)室觀測S2也是科研難題。

中科院大連化物所分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、大連光源科學(xué)研究室研究員袁開軍團(tuán)隊，與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授王興安合作，利用自主研發(fā)的基于大連相干光源(以下簡稱大連光源)的離子成像實(shí)驗(yàn)裝置，首次在CS2的光解離中觀測到碳原子和硫分子(C+S2)的產(chǎn)物通道，為天文觀測到的星際物質(zhì)S2的直接來源提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)，有望為天文觀測提供更多相關(guān)依據(jù)以及觀測方法。相關(guān)研究成果1月中旬發(fā)表在《物理化學(xué)快報》上。

袁開軍介紹，典型的三原子分子ABC光解離，通常斷裂A—B或B—C之間的化學(xué)鍵，作為中間橋梁的“—B—”化學(xué)鍵斷裂往往需要更高能量。為此，研究人員讓大連光源輸出能量更高的光子照射CS2，并借助離子速度成像裝置觀察照射后產(chǎn)生的碳原子產(chǎn)物。

研究人員發(fā)現(xiàn)，CS2直接解離產(chǎn)生C+S2的產(chǎn)物通道，同時獲得了具有振動量子態(tài)分辨的電子基態(tài)和電子激發(fā)態(tài)產(chǎn)物S2。結(jié)合理論計算發(fā)現(xiàn)該過程的解離機(jī)理，即電子激發(fā)態(tài)的CS2經(jīng)歷異構(gòu)化過程，硫原子從直線型(S-C-S)分子逐漸繞到另一邊生成直線型(S-S-C)分子，再解離產(chǎn)生C和S2。該研究推測，星際中的S2可能直接來源于CS2分子的輻射解離。

袁開軍說：“結(jié)合此前的研究發(fā)現(xiàn)羰基硫化物(OCS)分子解離可以生成碳原子和氧化亞硫(C+SO)的產(chǎn)物通道，研究人員推測三原子分子ABC解離的產(chǎn)物通道除了A+BC、C+AB，還有B+AC，這個通道應(yīng)該是普遍存在的，這為天文觀測提供了更多的觀測方法。”(記者郝曉明)