吸附括分子在固體材料表面上碰撞、隨后通過動力學過程趨于平衡，同時入射能損失，耗散的能量產生化學鍵相互作用（化學吸附）、非成鍵相互作用（物理吸附）。吸附在異相催化領域中是重要和關鍵的起始步驟，但是對吸附的動力學過程在實驗中追蹤和分析仍有較大困難和挑戰。針對吸附過程研究領域進行研究，揭示了CO在Au(111)晶面上的吸附過程如何進行物理吸附、化學吸附。有鑒于此，哥廷根大學Alec M. Wodtke等研究了在Au(111)表面捕獲CO分子的過程，由于振動激發后的CO分子其他各種自由度都得以平衡，只有振動沒有到達平衡態。在界面上吸附和平衡過程中，借助振動弛豫作為內部時鐘對微觀結構變化過程進行追蹤。基于分子束實驗、結構建模等方法，作者對物理吸附、化學吸附內在相互關系進行研究，得到的實驗結果可能用于其他異相催化反應體系。在該實驗中，作者通過攜帶能量的分子束將氣態分子和Au(111)進行相互作用，有趣的是雖然物理吸附是能量態最低的，捕捉氣態分子的過程中首先形成亞穩化學吸附態，隨后在熱衰減過程中化學吸附態轉變為物理吸附，并且在各種溫度中這種平衡過程將吸附態在兩種結合形式間的轉換過程都是非常重要的步驟。作者建立了CO在Au(111)晶面上吸附模型結構，發現首先CO會形成亞穩的化學吸附狀態，在該過程中氣態CO分子快速損失振動、平動能量，并獲得兩種狀態的能量、能量勢壘高度。圖1. PAC模型（含有物理吸附和化學吸附過程的動力學過程分析）
將光學法制備的振動/轉動能量確定的CO(v=2, J=1)分子束散射到Au(111)晶面上，并進行狀態選擇性的檢測，從而在確定的界面溫度（TS）中對v=1、v=2的熱脫附分子的TOF進行選擇性檢測。通過調節界面溫度控制分子在界面上的保留時間，從而振動弛豫壽命和溫度之間的關系得以作為內部時鐘，并對界面分子相互作用模式非常敏感。分別在25 K，50 K，150 K，300 K中進行吸附-脫附過程分析，結果顯示在所有的溫度中都會以CO(v=2)的過程捕獲到化學吸附井中，隨后分別能通過振動弛豫、熱脫附、熱作用轉換為物理吸附狀態等過程。在較低溫度中振動弛豫是主要過程，溫度升高后物理吸附得以更快速的進行。在溫度適中的區間，形成的物理吸附狀態可能重新回到化學吸附井初態。Pedersen, S.K., Gudmundsson, H.G., Nielsen, D.U. et al. Mainelement chemistry enables gas-cylinder-free hydroformylations. NatCatal (2020).DOI: 10.1038/s41929-020-00510-zhttps://www.nature.com/articles/s41929-020-00510-z
