近日，北京师范大学文理学院化学系吴亮亮特聘副研究员在国际化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表题为“Unveiling Nonadiabatic Pathways in Small Molecule Activation: Dinuclear Uranium-Mediated H₂ and N₂ Bond Cleavage”的研究论文（Communication）。

光物理和光化学过程通常涉及多个电子态的动态演化，不同电子激发态（自旋态）间的态—态转换是其中的核心科学问题。势能面交叉作为非绝热跃迁的关键机制，为不同电子态间的能量传递与电荷转移提供了有效通道。如下图a所示，在光化学过程中，通常涉及S₀→S₂→S₁→T₁→S₀的非绝热路径。值得注意的是，在小分子活化等热反应中，反应物向产物的转化也会伴随自旋态的改变（下图b）。此类自旋态转变在绝热近似下通常被禁阻，但可通过非绝热效应得以实现。尽管非绝热效应在光化学与热化学反应中具有普适性和关键作用，但其在热反应领域仍未得到充分研究和重视。

a) 光催化中的非绝热过程；b) 热催化中的非绝热过程；c) 电子转移引发的自旋下转换和小分子活化。

为填补这一领域空白，研究团队以双核铀(III)配合物活化H₂/N₂为模型体系，结合高精度电子结构计算（CASPT2//B3LYP-D3）与能量一致相对论赝势，系统探究了小分子活化的反应路径、电子态演化及U-H/N成键特性。理论计算表明，铀(III)中心向小分子反键轨道的分步电子转移诱发了电子态简并，在过渡态附近形成势能面交叉，进而通过旋轨耦合效应实现自旋下转换。因此，过渡态在此类反应中呈现双功能性——既作为反应物与产物间的热力学势垒关键点，又充当非绝热跃迁的动力学通道。团队提出的双金属协同π/σ活化模式揭示了双核铀(III)配合物超高反应活性的本质，并指出短的双金属间距可以确保有效的π/σ作用，是催化剂设计的关键参数。

论文通讯作者为吴亮亮特聘副研究员、Michael Dolg教授和陈雪波教授。研究工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金委员会及广东省珠江人才计划等项目的支持。

全文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202507416

吴亮亮博士简介

吴亮亮，北京师范大学文理学院化学系特聘副研究员，广东省“珠江人才计划”青年拔尖人才。2018年于北京师范大学获得博士学位，师从陈雪波教授。读博期间前往德国科隆大学联合培养，合作导师为Michael Dolg教授。2018—2022年，在香港大学化学系支志明院士团队开展相关理论计算研究，先后担任副研究员、博士后研究员和研究助理教授。2023年2月入职北京师范大学珠海校区。研究方向聚焦于强关联体系的电子结构计算，以高精度多参考态计算为核心研究特色，研究内容覆盖过渡金属、镧系和锕系金属体系。目前，已累计发表学术论文30余篇，其中以第一（含共一）和通讯作者发表4篇《Angewandte Chemie International Edition》、2篇《JACS Au》和1篇《The Journal of Physical Chemistry Letters》等。