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记者23日从中国科技大学获悉，王占东教授研究团队建立的同步辐射真空紫外光离质谱实验平台在共振稳定自由基气相反应中观察到一系列共价群中间体，揭示了共振稳定自由基在颗粒物质量增长中的作用。国际学术期刊《美国化学会志》最近发表了相关成果。

碳质颗粒物会在大气中形成雾霾，影响空气质量。此外，在发动机燃烧过程中产生碳颗粒，形成所谓的碳积累，会干扰发动机的正常燃烧过程，降低其效率，增加燃油消耗。更严重的是，积碳也会损坏发动机的关键部件，影响其性能和使用寿命。揭示碳颗粒的形成机制，了解碳颗粒的基本化学过程，为抑制碳颗粒的产生和减少排放提供理论指导。

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自由基共振稳定（RSR）它是一种特殊的自由基，在燃烧产生的碳颗粒物中检测到，在颗粒物质量的增长中起着重要作用。由于实验手段的限制，没有直接的实验证据表明RSR如何实现颗粒物质量的增长。针对这一问题，王占东团队在合肥光源原子和分子物理线站建立了超声分子束取样真空紫外光电离质谱实验平台具有广泛的质量范围、高质量分辨率和高灵敏度同步辐射典型的RSR是在低压流动管反应器中单独制备的，以诱导反应，避免火焰复杂反应的干扰。

在实验中，研究团队观察到一系列有规律增长的共价群中间体。结合量化计算，研究人员发现氢原子提取和多次RSR加成促进了共价群的形成和快速增长。这些簇逐渐脱氢，产生大尺寸缩合芳烃和多环芳烃自由基，形成白色烟状碳颗粒。这种共价自由基逐渐脱氢机制阐明了共振稳定自由基、共价自由基和缩合芳烃之间的重要关系，连接了小型气相自由基中间体和大型纳米碳颗粒。

研究人员表示，该研究有望为碳颗粒的多尺度模拟提供重要思路，并指导碳纳米材料的合成和新型结焦抑制剂的开发，揭示火焰中富勒烯簇的形成机制。

(中国科技大学供图)。