在过去的几十年中,无论从理论上还是从实验上,我们对化学反应的认识达到了前所未有的水平。先进的实验技术和复杂的理论计算能力使人们对涉及三个或四个原子的许多典型反应的分子动力学有了透彻的了解,例如H/F/Cl/O/N/C+H2和H/F/O/Cl+H2O反应。最近的研究转移到更复杂的H/F/Cl/O/OH+CH4反应。这些研究促进了我们对化学反应根本性质和动力学的认识,并为许多重要的动力学问题提供了宝贵的启示。然而,这些反应往往仅具有单一类型反应通道,不能代表大多数较大分子尺寸的化学反应。许多涉及有机分子的反应往往具有多个反应中心和多种反应途径,从而生成不同的产物。因此,了解竞争反应通道之间的产物选择性非常重要。由于复杂体系的电子结构更加复杂,多维度、多通道也使得构建可靠反应势能面变得困难,高维的量子动力学计算仍然极具挑战,这些因素阻碍了人们对复杂体系的反应动力学研究。为了更好地理解多通道复杂反应体系,我们研究了F/Cl/H原子对最简单的多原子氧化有机分子即甲醇的一系列夺氢反应F/Cl/H+CH3OH的反应动力学。F+CH3OH→HF+CH3O/CH2OH是研究多通道反应动力学的理想体系。基于大量高水平从头算数据点,我们课题组通过置换不变对称性-神经网络（PIP-NN）方法构建了该体系的全维势能面。特别地,又加了2000多数据点,重新拟合了该体系的势能面,使得入口通道更加准确。基于该高精度势能面,我们采用准经典轨线方法研究了该典型多通道反应的反应动力学,得到了积分截面、微分截面、分支比以及速率常数等。并研究了模式特异性。模式特异性研究表明O-H的伸缩振动v OH的激发对HF+CH3O通道有明显的促进作用,而C-H的伸缩振动v CH的激发对HF+CH2OH的促进作用很微弱。详细机理分析表明,在低碰撞能下,复合物形成机理和直接机理并存;而在高碰撞能下,两个无能垒通道主要由直接机理发生。在这种直接反应机理中,只有进入相应的动力学可接受角的轨线才可能发生反应。这种入口通道的独特立体动力学决定了不同通道的反应活性和产物分支比。Cl+CH3OH→HCl+CH3O/CH2OH作为典型的多通道反应,实验上已经对该体系进行了丰富的动力学和动态学研究,但是关于其微观反应机理仍然存在争议。由于可靠势能面构建的困难,前期关于此体系的理论研究非常少,这极大地阻碍了我们对其反应动态学的理解和认识。我们使用机器学习方法,构建了基于约12万个高水平从头算数据点的精确的全维势能面。基于此势能面,我们使用准经典轨线方法对主要产物通道HCl+CH2OH进行了全面的动态学计算,使得人们对这一体系的反应动力学和动态学有了更深入的理解。计算出的非阿伦尼乌斯速率常数与实验数据一致。在高碰撞能下,反应主要表现为直接机理,即前向散射占据主导,对应于剥离机制,少部分的侧向散射进一步增强剥离机制,而后向散射对应于反弹机制。在碰撞能为5.6和8.7 kcal/mol的动态学计算很好地重现了实验上总的产物角度分布,解决了实验上关于HCl不同振动态分辨下微观反应机制的争议,也重现了HCl的产物平动能分布和振、转态分布。此外,我们研究了该反应的模式特异性,并使用SVP（Sudden Vector Projection）模型对模式特异性的结果进行了解释分析。H+CH3OH反应在燃烧和星际介质中起着重要作用,它是一个具有多通道和紧密过渡态的典型体系。但是,迄今为止,尚无此体系的全局精确势能面（PES）。我们用置换不变多项式神经网络（PIP-NN）和高维神经网络（HD-NN）方法,基于UCCSD（T）-F12a/AVTZ水平下的从头算数据点,构建了该体系的全局全维势能面。该势能面涵盖了四个产物通道,H2+CH3O、H2+CH2OH、H2O+CH3和H+CH3OH’。分析表明这两种拟合方法都能准确描述该体系动态相关的反应通道。在20 kcal/mol的碰撞能量下,准经典轨线计算结果表明,主要通道是从甲基位点夺氢,产生H2+CH2OH。该主要通道的反应主要通过直接反弹机制发生。H2产物的振动态和转动态分布都集中在较低量子数,并且大部分可用能量都转换为产物之间的平动能。此外,我们也对此体系的模式选择性进行了研究,发现vOH模式的激发显著增强了H2+CH3O和H+CH3OH’通道的反应活性,而其他振动模式的激发对这两个通道的影响很小。