潘慧琳

女， 中国科学院大连化学物理研究所， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

2000 – 2004 武汉大学 化学 学士
2004 – 2012 中国科学院大连化学物理研究所 物理化学 博士 导师：杨学明 院士
2013 – 2017 原子与分子科学研究所 博士后 合作导师：刘国平 院士
2018 – 2026 南方科技大学 助理研究员
2026 – 至今 中国科学院大连化学物理研究所 研究员

研究领域和兴趣

化学反应动力学

主要业绩

主要研究方向是气相化学动力学的精准探测和调控。研制交叉分子束-离子速度成像装置，发展实验方法，探索化学动力学中极具挑战性的前沿课题。
代表性成果介绍如下：
1. 从实验数据直接描绘基元反应势能面的关键特征
在光谱学和反应动力学领域，随着实验技术和理论方法的发展，实验结果和理论计算已可进行定量比较。这些比较主要集中在实验的可观测量上；而计算这些可观测量所使用的势能面的描绘一直属于理论的范畴。迄今，这是测试势能面精确度的标准且唯一的途径。这种途径存在一些局限：理论计算中，从势能面到实验可观测量的动力学计算过程比较复杂，涉及到很多平均效应；此外，多原子反应体系的全维度量子动力学计算仍然是一个极大的挑战。因此，亟需发展另一种方法，从实验数据中直接得到势能面的一些关键特征，和理论计算的势能面特征进行直接对比，促进实验和理论的共同发展。
我们设计不同的实验来发展相关方法。其一是采用Cl + CHD3(ν1=1)反应的空间取向散射实验方法，控制CHD3空间取向，研究该反应的立体动力学，从实验中直接得到反应势垒随角度的变化，即过渡态区域垂直于反应坐标方向上的弯曲势能曲线。这是第一次成功从取向散射实验数据直接得到了反应体系的势能面，发展了一套描绘反应势垒形貌的系统性方法，提供了探讨相关问题的基础。该成果发表于Nat. Chem. 2017, 9, 1175，审稿人认为‘This paper is very exciting and the first time to my knowledge that I see direct experimental measurement of the angle dependent barrier for a chemical reaction’.
其二是从反应虹效应中获取势能信息。在F + CH3D反应中发现特定产物通道的角分布有凸起，经分析和推理，认为这是化学反应中的虹效应，称为反应虹(J. Phys. Chem. A 2016, 120, 6712)。深入研究该反应不同产物通道的情况，将此效应归因于反应路径上的振动绝热，并第一次从实验观测到的反应虹结构估算出势阱能量(J. Phys. Chem. Lett. 2020, 11, 9446)。审稿人评论‘Vibrationally adiabatic well, a theoretical concept, is first determined experimentally, which is of great significance to the verification between experiment and theory’.
2. 反应中的费米相位干涉现象
多原子分子的振动模式复杂多样，不同振动模式对化学反应的不同通道作用迥异，这在近几十年的研究中已得到详尽证实。此类对于反应物分子的控制（模式、化学键和立体控制）主要着眼于振动模式的振幅，在物理图像上可以在经典振子的基础上加以理解。同样存在其它种类的振动运动，本质上是量子的，没有可类比的经典物理图像。
选择CH3D作为研究对象，C-H对称伸缩振动(ν1 = 1)和弯曲振动(ν5 = 2)能量接近，对称性相同，发生强烈费米耦合，产生成对本征态ν1-I和ν1-II。ν1-I和ν1-II的波函数系数接近、符号相反，因此仅相位不一样，利用此特征探讨振动相位对化学反应性的影响。研究了CH3D(ν1-I, ν1-II) + Cl反应，发现在CH2D(v = 0) + HCl通道中，反应物初始振动相位极大地影响了ν1-I和ν1-II的反应性之比，称为费米相位干涉现象。这是第一次在化学反应中观察到反应物量子相位效应(Nat. Chem. 2022, 14, 545)。审稿人认为‘Being the first demonstration of the quantum phase control of bimolecular reactions, this experimental study is a landmark and is of significant importance’。文章甫一发表，就被Chemistry World, Phys.org等科技媒体报道。
3. 单一产物图像揭示完整动力学信息
通常采用两种方法来探测反应产物，一是激光共振探测方法，是目前多数研究中采用的方法，分辨率高，但是产物不同量子态之间探测效率差异很大，不能直接比较；并且更多产物没有光谱，无法探测。另一种通用型探测方法，可以探测所有产物，却没有量子态分布。
我们结合真空紫外光电离探测与三维离子速度成像技术，发展有量子态分辨的通用探测方法。将这种方法应用到多原子基准反应F + CH4 → CH3(vi) + HF(v)的研究中，凭探测到的单个反应图像分析得到该反应所有产物对(vCH3, vHF)各量子态的比例和散射角度分布，揭示了该反应完整的动力学信息，为深层反应机理的认知提供了实验基础。实验结果和合作团队的理论结果表现出高度一致性，确证了该探测方法的可靠性。该方法具有普适性，有望为深入理解众多难以通过其他手段研究的重要复杂化学过程开辟新途径。

代表成果

1. Huilin Pan#*, Shu Liu#*, Pengcheng Wang#, Xueming Yang*, Dong H. Zhang*, kopin Liu, State-correlated reaction dynamics unveiled in full from a single product-image measurement. Nat. Commun., 16 (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-66587-x
2. Pengcheng Wang#, Qiaosong Lin#, Chunlei Xiao, Xueming Yang, Kopin Liu, Huilin Pan*, Unraveling the Photodissociation Branching and Pathways of Methane at 118 nm by Imaging the CH3, CH2, and CH Fragments. J. Phys. Chem. A, 128 (2024). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpca.4c01914
3. Huilin Pan*, Bin Zhao*, Hua Guo*, Kopin Liu*, State-to-State Dynamics in Mode-Selective Polyatomic Reactions. J. Phys. Chem. Lett., 14 (2023). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c02853
4. Huilin Pan*, Kopin Liu*, State-to-State Dynamics in Mode-Specific Reactions of Cl + CH3D(v1‑I, v1‑II, and v4 = 1; |10⟩): Loss of Memory or Not. J. Phys. Chem. Lett., 14 (2023). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c00133
5. Huilin Pan*, Kopin Liu*, Fermi-phase-induced interference in the reaction between Cl and vibrationally excited CH3D. Nat. Chem., 14 (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41557-022-00914-3 [highlighted in Chemistry World, “Vibrational reactivity control harnesses quantum realm to speed up chemistry”, April 8, 2022]
6. Huilin Pan*, Kopin Liu*, Pair-correlated Imaging of Cl + CH3D(v4, v1-I, v1-II = 1, ǀjK〉) → CH2D(vi) + HCl(v). J. Phys. Chem. A, 125 (2021). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c05373
7. Huilin Pan*, Shu Liu, Dong H. Zhang*, Kopin Liu*, From Reactive Rainbow to Dynamic Resonance Well. J. Phys. Chem. Lett., 11 (2020). DOI: https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02916
8. Huilin Pan*, Fengyan Wang*, Kopin Liu*, Multifaceted Stereoselectivity in Polyatomic Reactions. J. Phys. Chem. A, 124 (2020). DOI: https://dx.doi.org/10.1021/acs.jpca.0c04838 [Invited Feature article; Cover page; 2020 ACS Editors’ Choice]
9. Huilin Pan*, Kopin Liu*, Active stereo-control of the Cl + CH4(v3=1) reaction: A three-dimensional perspective. Phys. Chem. Chem. Phys., 22 (2020). DOI: https://doi.org/10.1039/d0cp01502d [2020 PCCP HOT Articles]
10. Huilin Pan#, Fengyan Wang#*, Gábor Czakó*, Kopin Liu*, Direct mapping of the angle-dependent barrier to reaction for Cl + CHD3 using polarized scattering data. Nature Chem. 9 (2017). DOI: https://doi.org/10.1038/nchem.2858

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