中文摘要：

卡宾自由基是一种重要的高反应活性中间体，同时也是研究分子量子态的各种耦合机制，以及验证和建立多原子分子电子态的理论计算方法的理想体系。本项目针对卡宾自由基在飞秒激光场中的超快动力学行为进行研究。项目通过分子束热解产生稳定和纯净的卡宾自由基，利用飞秒时间分辨泵浦-探测光电离的方法，分别或同时探测光电子或光离子，获得卡宾自由基在超短脉冲光源下的激发-弛豫-电离过程的详细信息。本项目旨在对卡宾自由基电子激发态的相互作用和超快弛豫动力学过程进行深入的研究和探讨，了解和掌握卡宾自由基电子态的结构和特性，加深对卡宾自由基与超短强激光相互作用机制的认识。

结论摘要：

卡宾自由基是大气、星际、燃烧、等离子体等物理化学过程中一种重要的高反应活性中间体，同时也是研究分子量子态的各种耦合机制，以及验证和建立多原子分子电子态的理论计算方法的理想体系。该项目研究对卡宾自由基电子激发态的相互作用和动力学过程进行深入的研究和探讨，了解和掌握卡宾自由基电子态的结构和特性，加深对卡宾自由基与超短强激光相互作用机制的认识。项目执行期间，建立了高温分子束装置，不仅可以作为一种自由基产生的束源装置，而且可以改变分子束的性质，从而拓展了我们的研究体系和内容。利用该装置并结合飞秒光电离-飞行时间质谱，我们研究了不同分子束温度下苯及其取代物在飞秒激光场中的电离解离过程，观测到这些分子新的热解反应通道。通过对分子束加热以改变分子的初始振动布居，我们研究了三原子分子（CS2，CO2，OCS）与飞秒强激光场的相互作用过程。研究结果表明，分子的初始振动自由度影响飞秒强激光场中的电离解离过程，因此通过选择不同的分子初始状态，有望实现对强场中相互竞争的不同物理过程的控制。我们利用高精度理论方法，计算了一系列自由基及其离子电子态的势能曲线，获得了准确的电子态结构和光谱参数，对电子态的特性和动力学过程进行了细致的研究。特别地，我们对文献中存在争议的FCBr的A态的解离势垒高度给出了可靠的结果，并预测了目前尚无实验报道的FCI自由基A态的解离势垒；首次给出了高激发态的势能曲线，对这些自由基在紫外波段的光解离动力学过程给予了解释。这些研究结果对于认识卤代卡宾自由基电子态的特性和动力学过程具有重要的参考意义。项目相关研究成果已发表基金标注SCI收录论文8篇，另外接收待发表的基金标注SCI论文3篇，国内外会议论文5篇。我们的研究对于理解和认识分子及自由基的电子激发态的性质，以及在飞秒激光场中的动力学过程，探索对量子态的控制途径，具有重要意义，也为进一步的研究奠定了基础。