电子与分子吸附解离过程中氢-氘同位素效应研究
批准号:
11875219
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
徐忠锋
依托单位:
学科分类:
A2804.粒子探测技术
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
许慎跃、石晓华、鲁卓阳、胡鹏飞、吴帆、张颖、李雨田、贾少奎、窦振科
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中文摘要
低能电子与分子相互作用不仅涉及量子物理中最基本的多体相互作用和碰撞动力学等基础问题,还涉及天体物理、生物物理和放射医疗等领域的一些关键微观过程。例如生物分子的低能电子吸附解离就被认为是高能X射线和离子束治癌中杀死癌细胞的主要通道。然而,目前针对生物分子的电子吸附解离实验研究比较缺乏,相关理论建模和参数可靠性也亟待实验检验。本项目将利用3-50eV的电子束与H2、D2以及四氢呋喃(C4H8O)和氘代四氢呋喃(C4D8O)生物模型分子相互作用,通过4π全空间反应谱仪,高效率地测量反应后负离子的截面、动能和角分布等动力学信息,揭示电子与H2和D2分子反应中的非共振散射机制以及与生物分子反应的碎裂新通道,着重研究氢-氘同位素效应对分子键碎裂的影响。研究团队成员年富力强、经验丰富,已建成的低能电子实验平台运行稳定,搭载的新型短脉冲光电子枪性能优越,以期在生物分子吸附解离这一新领域取得重要突破与创新。
英文摘要
The interaction of low energy electron and molecule is involved in many-body interaction and collision dynamics, and it is also of fundamental importance in astrophysics, biophysics and radiologic therapy. Dissociative electron attachment (DEA) process is regarded as the major channel to destroy cancer cell in high-energy X-ray and heavy ion cancer therapy. However, the research in breakdown mechanism and dynamics for bio-molecule is scarce in DEA experiment at present, and the corresponding theoretical model and parameters need to be verified experimentally. In this project, the dissociative electron attachment to H2, D2 and tetryhydrofuran (C4H8O) and tetryhydrofuran-d8 (C4D8O) molecules will be studied experimentally with 3-50eV incident electrons. We are committed to study and explore the cross section of various reaction channels by the measurement of yields, kinetic energy and angular distribution of negative ions in the full 4π solid angle with newly-developed spectrometer. The contribution of nonresonant scattering in DEA to H2 and D2 will be revealed, and particularly the H/D isotope effects in DEA of molecules will be studied in detail. Besides the new reaction channel in breakdown process for molecules, the microcosmic mechanism of collision dynamics will also be interpreted. The team members in this project are experienced and consequently the breakthrough and innovation in dissociative electron attachment are expected.
电子与原子分子碰撞实验在物理、化学和生物等各个领域都有着重要的意义,碰撞实验中入射电子束的能量逐渐覆盖了从低能(~eV)到高能(~GeV)的广泛区间,研究内容有助于进一步揭示碰撞过程中的一些新的作用机制和碎裂通道。低能电子与分子相互作用过程在天体物理、生物物理和放射医疗等领域也具有重要应用前景。生物分子的低能电子吸附解离就被认为是高能X射线和离子束治癌中杀死癌细胞的主要通道。本项目针对生物分子的电子吸附解离过程开展实验研究,对相关理论建模和参数可靠性进行了实验检验。分别开展了N2、adenine等分子及其互变异构体的电子碰撞过程研究,实验中选取的气体温度为300K,通过4π全空间反应谱仪,高效率地测量反应后负离子的截面、动能和角分布等动力学信息,揭示电子与分子碰撞反应中的非共振散射机制以及与生物分子反应的碎裂新通道。对研究数据进行了全面的分析,结合理论计算和模拟,探究了不同分子结构下的解离过程,此外,团队成员参加国内外知名会议进行了广泛的学术交流。研究结果不仅可以动态的还原DNA碱基分子与低能电子吸附解离过程,也更深入的阐释了生物分子与低能电子吸附解离过程机理,在深刻理解辐射损伤理机制方面具有重要意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
High-energy γ-photon polarization in nonlinear Breit-Wheeler pair production and γ polarimetry
非线性 Breit-Wheeler 对产生和 γ 偏振测定中的高能 γ 光子偏振
DOI:10.1103/physrevresearch.2.032049
发表时间:2020
期刊:Physical Review Research
影响因子:4.2
作者:Feng Wan;Yu Wang;Ren-Tong Guo;Yue-Yue Chen;Rashid Shaisultanov;Zhong-Feng Xu;Karen Z. Hatsagortsyan;Christoph H. Keitel;Jian-Xing Li
通讯作者:Jian-Xing Li
Determining the carrier-envelope phase of relativistic laser pulses via electron-momentum distribution
通过电子动量分布确定相对论激光脉冲的载流子包络相位
DOI:10.1103/physreva.99.013850
发表时间:2019-01-29
期刊:PHYSICAL REVIEW A
影响因子:2.9
作者:Li,Yan-Fei;Li,Jian-Xing;Keitel,Christoph H.
通讯作者:Keitel,Christoph H.
Generation of arbitrarily polarized GeV lepton beams via nonlinear Breit-Wheeler process
通过非线性 Breit-Wheeler 过程产生任意偏振的 GeV 轻子束
DOI:10.1016/j.fmre.2021.11.022
发表时间:2021-04
期刊:Fundamental research
影响因子:6.2
作者:Kun Xue;Ren-Tong Guo;Feng Wan;Rashid Shaisultanov;Yue-Yue Chen;Zhongfeng Xu;Xue-Guang Ren;Karen Zaven Hatsagortsyan;Christoph H. Keitel;Jian-Xing Li
通讯作者:Jian-Xing Li
Theoretical insights into the dissociation process for dissociative electron attachment to adenine and its tautomer
对解离电子附着于腺嘌呤及其互变异构体的解离过程的理论见解
DOI:10.1017/s0263034620000397
发表时间:2020-12
期刊:Laser and Particle Beams
影响因子:0.9
作者:Ying Zhang;Xing Wang;Zhongfeng Xu
通讯作者:Zhongfeng Xu
Vibrational and distorted-wave effects on the highest occupied molecular orbital electronics structure of tetrachloromethane
振动和畸变波对四氯甲烷最高占据分子轨道电子结构的影响
DOI:10.1016/j.chemphys.2020.110794
发表时间:2020-07
期刊:Chemical Physics
影响因子:2.3
作者:li Ding;Enliang Wang;Zhongfeng Xu;Yufan Wu;Jingkang Deng;Chuangang Ning;Xueguang Ren
通讯作者:Xueguang Ren
高电荷态重离子辐照控制金纳米颗粒形态变化的研究
- 批准号:11375138
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:90.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:徐忠锋
- 依托单位:
keV高荷电离子与高温环境下壁材料作用的电子发射研究
- 批准号:11075125
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:37.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:徐忠锋
- 依托单位:
地球外核磁流体流动问题的谱方法研究和数值计算
- 批准号:10771167
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:徐忠锋
- 依托单位:
国内基金
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