新的设备，新的技术和新的模塑，使物理化学家积累更精碲的数据；而这些数据，已在广阔的化学体系内产生了更多的理论。

如果今天有一个共同的课题贯穿在大部分物理化学研究领域的话，那就是研究人员正使用新的设备和新的技术，作更精确的研究。

更精确的数据产生了更多的理论；而这些理论，现在又能依次在更新的实验中得到检验。物理化学所研究的问题，其中像激光光束与分子的相互作用问题，引起人们的兴趣，还不过是近几十年的事。

近年来，物理化学方面并没有什么真正根本性的发现，即没有在基本过程方面产生崭新的想法。但是，理解最基本水平所发生的化学反应，已经有所进展，并且还将继续稳步前进。

激光化学

最活跃，也许是变化最迅速的领域之一，就要算研究激光光束对分子的作用了。五年前，这个领域里最令人激动的景象，大概要算可能诞生激光化学了。这种想法，是把激光能量输进分子中的特殊的键，使那些键断裂。如果那些键不是分子中受到普通的热激发就首先断裂的键，那么，激光激发会产生崭新的研究分子的化学。

现在，研究人员大体上认为，这种具有特殊键的分子的破坏，与其说是分子受到激光光束辐射的规律，还不如说是例外更恰当。近来，最新的实验十分清楚地表明，至少对某些分子来说，使能量任意分配到分子的振动和转动方式所需时间，要比反应发生所需时间短得多。这样，即使进入分子的能量，全部与一个特殊的键相作用，那么，首先断裂的，通常不是那一个键，而是键能中最弱的一个键。

然而，这种情况还不十分明确。举例来说，去年的实验已经发现了某些分子（包括铀的某些结合物）受激光激发，就能改变破坏分子的方式，因而也改变了反应的生成物。另外一个实验却表明，激光除了使某一反应物处于激发态以外，还能以某种方法影响反应的途径。因此，也许激光能够有选择地改变过渡态，同时，也能够导致发生变化的反应生成物。虽然某些反应，有时反应速度会显著增加；但并不能因此认为，速率决定步骤也包括反应物受激发的阶段。所以，激发既影响反应速度，也影响反应生成物，只不过影响的方法，比研究人员当初所考虑到的更加难以捉摸，更加难以理解罢了。

当前许多研究工作，正集中在弄清楚上述方法。用激光把气相中的反应物分子激发到特殊的激发态，来观察对反应速度和反应生成物有何影响的化学动态学（state-to-state chemical），是一门新兴学科。现在，研究人员开始发现，有的反应外加振动能量就有利，有的反应外加转动能量则有利。他们也已开始考察到空间定向和空间位阻，对分子反应途径的作用。

如果激光化学已经使某些早期鼓吹者感到失望的话，那么，激光光谱学却不是这样。激光的作用，在去年一年左右，已变得非常重要，以致研究人员开始把它说成是这个领域里的一场革命。激光已不再仅仅用于提高传统的光谱技术了；它目前所能提供的光谱信息，比其他光源分辨能力更高，更迅速，也更容易处理。

对激光光谱数据的解析，是衡量所测定的各种波长范围内连续可调的、高强度的商品激光器实用性的标志。激光器具有“共振效应”的优点，能在复杂的混合物中挑选出特定的物质（甚至特定的同位素），能把这种物质所发出的信号放大，这样，有时就可以测定一些单个原子。

有一个研究人员说，激光技术已经达到不再是能做啥，而是想做啥的阶段了。几乎任何一个令人感到兴趣的、涉及低浓度的小分子的问题，看来很可能立即就采用激光技术来加以解法，其中包括高层大气化学、星际空间化学和研究燃烧反应中无数痕量生成物等问题。

激光在气相动力学研究方面，还有一个重要作用，就是作为合成反应物的工具。采用激光技术，就有可能在实验室制备非常纯的、不同寻常的物质，譬如说，处于亚稳的单线d态的原子氧。这一物质，通常只存在于高层大气之中。

401激光还开辟了另外一个活跃的领域，这就是研究甚低温度下的气体分子。让一束分子通过一个喷嘴，气体能被冷却到1°K左右。在这种条件下，光谱极其简单，采用激光光谱技术，就能探索到某些分子间最弱的相互作用力，如范德华力。激光技术有助于理解凝固相中起作用的力。它也被应用到大分子体系，如金属簇化合物。

物理化学的理论和模型

较好的计算机，较好的计算秩序和较精确的实验数据结合在一起，能使所得出的物理化学的理论计算更准确更可靠。

研究单分子反应和双分子反应的技术，在化学方面正开始应用到非常复杂的、使人感兴趣的分子。这些技术的优点，在于发展了新的近似方法：不降低精密度，而又简化了演绎计算。譬如说，甲醛离解成氢气和一氧化碳的反应，已由计算反应势能面进行详细的研究。研究表明，这一反应能够产生隧道效应，因此，就能解释反应能量为什么会比离解的能垒低上几千卡。

在另外一个重要领域，模型也很活跃，这就是通过计算机模拟几百个分子的相互作用来研究多分子体系。采用蒙特卡罗模型法（译注：一种随机抽样方法）的计算程序，现在已得到令人满意的进展，并在小分子方面广泛应用；充分理解小分子中的作用力，就能彻底了解这些物质的大部分的性质。现在，还采用这种方法认真研究水和简单离子的水溶液。同样还研究了较大的分子，如溶液中的二肽和长链聚合物。不过，精确度较差，这是因为研究人员对在这些较大的分子中的主要作用力还不大了解。

同时，较为细致的研究水和其他溶液的技术还在发展。这种体系，能够考虑到诸如溶剂分子本身的增水作用或空间重要性此类问题。

对化学家来说，同时接触计算机的硬件和软件：两方面，是非常有益的。在一些大学的化学系里，广泛使用大型计算机来搞复杂模型的计算，未免太花钱了。但是，美国联邦政府资助的、设立在加利福尼亚州立大学伯克莱分校的国家资源化学计算中心里的计算机设备，两年来却一直在运转，使这些设备为研究人员的计划服务。这个中心还倡办了实验班，推广便于使用的程序。这些程序，正让那些不是计算机专家的物理化学家，开始接触计算机。

还有一个非常活跃的领域，就是考虑量子对分子参数作用的模型技术的发展。目前所用的模拟方法，大都建立在经典动力学的基础之上，对具有高强度的量子成分的现象（例如，振动能态的变化），还不十分明确。现在所采用的方法，还进展到使用统计方法求解薛定谔方程式。由此，可能产生许多更接近分子性质的数据。

表面化学

表面化学研究，像物理化学的理论和模型一样，它活跃的范围，已从对单原子作用的理想化研究，发展到稍微粗糙地研究比较复杂的、在化学方面较为引人兴趣的反应。表面学直接研究有关多相催化剂过程的范畴，也包括精确测量一束分子轰击一个特性良好的表面时所发生的情况。

单晶生长的技术，也取得了很大的进展。这些体系，已被考虑作杀催化剂活性表面的模型；它们能在超高真空反应室里，用低能量电子衍射法和俄歇能谱法进行详细的研究。这种类型的第一个模型，在七十年代初期就得到了发展；而最近的工作，已经产生了一个被研究人员称之为“充满怀疑色彩”的体系。研究人员关心的是，这些体系怎样准确模拟真正的催化剂。像激光化学一样，最近的实验可以表明，表面上的相互作用，也要比研究人员当初所设想的复杂得多。

对少数体系来说，高压催化条件和甚低压清洁表面条件之间的相似程度本身，还在研究之中。现在几个实验室有着与表面研究室联在一起的催化反应室，因此，通过使反应物来回穿梭地运动，研究人员就能观察到处于某一条件下的化学现象，怎样与处于另一条件下的化学现象，具有密切联系。这些实验表明，至少对某些体系（例如用镍催化的甲烷化反应）来说，这种联系似乎相当良好。

催化剂的表面化学，正在催化条件之下进行研究。特别是散射X - 射线吸收精细辫构（extended x-ray absorption fine structure-EXAFS）分析，已被证明是一种有用的工具。散射X - 射线吸收精细结构分析，与许多其他的光谱技术不同，它能提供关于原子间距的有用信息，提供虽是无定形物质（像助催化剂）、但也存在振动作用的有用信息。到目前为止，这种技术主要用来直接验证有关这物质的预言；而这种预言，是根据以往比较经典方法的数据所作出的。但是，这种技术将得出有关催化剂表面性质的新信息。

物理化学在生物学方面的应用

膜是一种特殊的溶液；它的性质可用物理化学技术加以探索。当前对膜的研究非常活跃。采用自旋同位素原子示踪法和光漂白荧光法进行研究，表明分子在膜内的横向扩散能力，对细胞识别具有相当重要的作用、譬如说，这种流动性似乎是免疫系统的细胞区别外来细胞与宿主细胞的方法之一。同时，还认识到它在激素受体识别中的重要性。

物理化学的另外一个领域，可能在生物学方面也有重要的应用，这就是研究远离平衡的稳定态的性质。这些稳定态，并不遵循热力学第二定律；它们需要系统之外的连续供应的能量来维持。但是，大多数生物系统都合乎这种标准。当前的工作，集中于从数学上用非线性微分方程组来模拟这种系统；在方程组中，有一些能用近似方法来求解。

像在任何领域里一样，还有许多激动人心的工作，并不从属于已经建立的范畴。建立在激光基础之上的微微秒光谱技术，就是这种领域的一个。现在，技术已经发展到有可能瞥见瞬间反应的中间体，特别是光化学反应的中间体阶段。鉴定这些中间体，就能了解反应的途径。

再一个活跃的领域，是随着光谱技术的发展，有可能鉴定气态离子。还有，临界现象理论的一个主要修正，可能根据更精确的数据在进行。

[译自Chemical and Engineering News 1980年6月2日]