激光誘導化學反應

激光具有單色性、高強度和短脈寬等優越性能，是誘發光化學反應最理想的光源。激光誘導化學反應主要是指激光光解反應以及由光解碎片引起的後續化學反應，例如，激光光解可以產生自由基或原子，所產生的自由基又可以誘發鏈鎖反應。用各種波長激光（紅外、可見、紫外）誘發的化學反應大約有幾百種。

根據波長的不同，激光誘發化學反應的機理也不相同，一般可分為兩類：

這類反應的特點是反應物分子被提升到振動激發態 ^[2]  ，屬於這一類反應的有紅外敏化反應、振動異構化反應、紅外異相催化反應、紅外誘導鏈反應、紅外光解範德華分子反應以及紅外多光子離解反應。20世紀70年代發現了多光子紅外離解現象，尤其是多原子分子，只要分子的基頻或泛頻頻率與激光頻率相等，就有可能發生多光子離解反應，這是激光誘導化學反應的一個新領域，紅外多光子離解反應要求激光必須有足夠高的強度（至少108瓦/平方釐米）。

紅外激光誘導化學反應中，激光的作用不是簡單的熱作用，而是紅外光子同分子內的特定鍵或振動膜之間發生共振耦合。因此，紅外激光誘導化學反應是一種定向的、低反應活化能的快速過程，具有高度的選擇性。以三氯化硼分子為例，該分子的v3（955cm-1），相應於反對稱伸縮振動。當用低功率的二氧化碳紅外激光（λ=10.55微米）輻照含有BCl3分子的混合氣體時，將誘發化學反應。如混合氣體為BCl3+H2S，常温常壓下不發生反應。在激光輻照時，使B—Cl鍵被激發，併發生以下反應過程：

3BCl2SH→（BClS）3+3HCl

（BClS）3→B2S3+BCl3

在這類反應中反應物分子被激發至電子激發態。因為絕大多數分子的離解能在60～752.4千焦/摩爾或3～7電子伏之間，這就需要波長為400～140納米的紫外光輻照才行。原則上講，只要選擇合適波長的激光，任何分子都能被光解，對同一分子來説，不同波長的激光輻照時有可能按不同的方式光解。例如，激光法生產氯乙烯（C2H3Cl）：

C2H4ClC2H4Cl·+Cl·

C2H4Cl2+Cl·→C2H3Cl2·+HCl

C2H3Cl2·C2H3Cl+Cl·這是一個紫外激光誘導的自由基鏈反應，關鍵是二氯乙烷被準分子激光光解所引發。激光誘導化學反應已用於10餘種同位素的分離。