近日，在庄松林院士的指导下，上海理工大学太赫兹技术创新研究院科研团联合国科温州研究院，利用4-硝基苯基辛酸酯（PNPO）在乙酸乙酯中的水解反应为模型体系，在FP微腔内成功构建了反应物与溶剂分子的协同振动强耦合（VSC）环境，实验证实VSC可使PNPO水解反应的表观速率常数提升一个数量级（从0.47 × 10⁻² min⁻¹ 增至 3.80 × 10⁻² min⁻¹）。通过创新性地构建了集成光谱实时监测的连续流动FP腔反应系统，该系统先实现了VSC在分子水平上对化学反应的调控，进而达成VSC催化PNPO水解反应的目的；同时，研究还发现了影响VSC系列化学实验重现性的关键实验细节——必须严格控制金反射镜和反应液的隔绝。研究成果以“Continuous-Flow Fabry-Pérot C**ity for Enhanced Catalysis via Cooperative Vibrational Strong Coupling”为题发表于ACS Photonics期刊（IF=6.7，中科院一区），博士生练家圻为第一作者，张峰教授、徐瑞松副研究员、陈麟教授为通讯作者。
研究揭示了关键实验细节：必须通过旋涂均匀的聚乙烯醇（PVA）保护膜将CaF₂窗片上的金反射镜与反应液严格隔绝（未旋涂或旋涂不均匀时均未观测到明显促进效果）。这一关键细节可能是此前复现实验失败的重要原因，为VSC改变化学反应途径技术的可重复性提供了重要的技术参数。例如，Ebbesen团队报道，在反应物与溶剂分子的协同VSC作用下，4-硝基苯基乙酸酯（PNPA）的水解速率显著提升，表观速率常数提高了一个数量级（J. Lather, Angew. Chem. Int. Ed.2019,58, 10635）。然而，Wei Xiong团队尝试复现该实验时发现，即使在相同VSC强度和失谐条件下，也未观察到速率常数提升一个数量级的现象（Garret D. Wiesehan, J. Chem. Phys. 2021,155 (24): 241103），表明FP腔催化效果除VSC本身外，对实验细节高度敏感，暗示存在未被充分认识的关键影响因素，学术界对VSC调控化学反应的可重现性及机制存在争议。 研究团队利用热力学分析，发现VSC效应显著降低了PNPO水解反应的活化能（由216降至188 kJ·mol⁻¹）、活化焓变（由213.7降至185.6 kJ·mol⁻¹）和活化熵变（ΔS‡, 减小82 J·mol⁻¹·K⁻¹）。活化焓的降低意味着极化激元形成的杂化态降低了反应过渡态能垒；活化熵的减小则反映了溶剂与溶质相互作用增强，形成极性更强、溶剂笼更刚性的活化络合物，表明VSC通过调控分子振动重构了化学反应势能面并改变了过渡态电子分布。为克服传统静态FP腔体积微小（~8 μL）带来的存储空间限制和采样分析难题，研究团队创新性地构建了集成光谱实时监测的连续流动FP腔反应系统。该系统成功保留了静态FP腔的催化能力，将有效反应体积扩大至约2 mL，实现了反应进程的实时追踪，并观察到水解转化率随腔体停留时间延长呈非线性增长。该工作不仅为协同VSC催化提供了实验验证和热力学机制解释，其连续流动FP腔设计更架起了腔催化增强与可扩展化学过程之间的桥梁，为振动极化激元催化技术的实际应用提供了科学且具工程潜力的解决方案，有望在需要精确控制反应条件的化学合成、反应工程及新物质创制领域带来创新性进步。https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5c00417
