2021年1月15日，Science杂志发表了一篇由Jan-Philipp Günther、Lucy L. Fillbrook等来自德国马克斯·普朗克智能系统研究所、斯图加特大学、澳大利亚新南威尔士大学等机构的联合团队撰写的技术评论（Technical Comment），针对Wang等人在2020年7月31日发表于Science的论文《Boosted molecular mobility during common chemical reactions》提出质疑。该评论通过实验复现和理论分析，指出Wang等人报道的化学反应中分子扩散增强现象实际源于核磁共振（NMR）测量中的系统误差，而非真实的物理效应。
扩散系数差异的异常性
Wang等人通过扩散核磁共振（diffusion NMR）技术观察到，在铜催化点击化学反应中，反应物炔丙醇（propargyl alcohol）的炔基质子与亚甲基质子扩散系数存在近30%的差异（分别为6.62×10⁻¹⁰ m²/s和8.55×10⁻¹⁰ m²/s）。评论指出，同一分子的不同质子理论上应具有相同的扩散系数，这一矛盾暗示实验方法可能存在缺陷。作者团队通过重复实验证实，当采用随机梯度顺序（shuffled gradient amplitudes）时，两类质子的扩散系数趋于一致（图2d），表明原始数据中的差异源于测量误差。
信号强度变化导致的假象
评论揭示了扩散NMR测量中的关键干扰因素：化学反应过程中，信号强度（i₀）会因自旋-晶格弛豫时间（T₁）变化而非扩散作用发生改变。例如，反应物叠氮乙酸（azidoacetic acid）的T₁值在反应初期从50 ms增至2秒以上（图2a）。若使用单调递增梯度（monotonically increasing gradients），这种动态变化会导致Stejskal-Tanner方程（公式1）拟合出虚假的高扩散系数（图1红色虚线）。而递减梯度顺序（图1蓝色虚线）则会产生相反的”扩散减慢”假象。只有当梯度随机化时，才能消除时间相关性误差（图1绿色实线）。
弛豫时间与浓度变化的干扰机制
作者团队通过反转恢复实验（inversion recovery experiments）证明，顺磁性Cu(II)离子浓度的变化会显著改变所有物种（包括溶剂）的T₁值。这种弛豫效应使得NMR信号强度与浓度失去线性关系，进而影响反应速率测算。值得注意的是，Wang等人未考虑这一干扰，导致其报道的”恒定反应速率（20-30 μM/s）”可能同样存在偏差。
对流假象的排除与梯度顺序验证
评论强调，尽管Wang等人排除了对流（convection）干扰（此前Grubbs复分解反应中的扩散增强现象已被证明源于对流），但未正确处理信号动态变化的影响。通过对比递增、递减及随机梯度顺序下的实验结果（图2a-c），作者证实扩散系数的”表观增强”完全依赖于梯度顺序，而真实扩散系数应与之无关。这一系统性验证否定了化学反应中机械能转导（chemical-to-mechanical energy transduction）的原始解释。
评论提出两项关键技术改进：
- 随机梯度法：动态体系的时间分辨扩散NMR测量必须采用随机梯度顺序（引用11-13），以消除信号时变效应。
- 弛豫校正：需同步监测T₁变化，校正浓度计算中的弛豫干扰。
对先前研究的修正
该评论否定了Wang等人提出的”通用化学反应中分子迁移率增强”结论，并指出类似现象在酶催化反应中的争议（引用3-8）可能同样源于方法学缺陷。例如，Chen等（引用8）通过单分子检测证实碱性磷酸酶（alkaline phosphatase）不存在催化诱导的扩散增强。
技术规范的建立
通过揭示NMR扩散测量中的隐蔽误差源，该研究为动态化学体系的表征建立了更严谨的实验标准，尤其强调梯度顺序控制与弛豫效应校正的必要性。
跨领域启示
评论所针对的”扩散增强”假象可能影响胶体科学、生物物理等领域的研究结论。例如，对酶分子自推进（self-propulsion）理论的验证需重新评估相关NMR数据质量。
这项联合研究通过多实验室复现与理论分析，系统解构了化学反应中表观扩散增强现象的测量假象，为核磁共振方法在动态体系中的应用提供了关键方法论指导。其价值不仅在于纠正特定结论，更在于推动复杂化学系统表征技术的标准化发展。