science >> Wetenschap >  >> Chemie

Chemische reacties aansturen via afstandsbediening

Bovenpaneel:een korte lichtflits interageert met een compartiment dat een katalysator bevat (weergegeven in blauw). Onderpaneel:korte tijd later, een soortgelijke buste van licht interageert met een tweede container met de reactant (rood), op afstand katalyseren van productmoleculen om te vormen (geel). Hoewel de holtes de verbindingen scheiden, ze zijn gekoppeld door een centrale spiegel te delen. Credit:Copyright 2019 met toestemming van Elsevier

Studenten leren op de middelbare school dat moleculen in contact moeten zijn om chemisch te reageren. Maar wat als dat niet altijd waar is? Het is dat idee, die leerboek "wetten, een team van theoretici onderzocht. Ze toonden aan dat, hoewel het in een heel andere container zit dan reactanten, een katalysator kan een reactie laten plaatsvinden. Dat is, een katalysator zorgde ervoor dat salpeterigzuur van vorm veranderde zonder het aan te raken. De theorie van het team daagt de conventionele wijsheid uit over wat er nodig is om een ​​reactie te laten plaatsvinden.

In schoolboeken op de middelbare school staat dat moleculen elkaar moeten aanraken om te reageren. In deze theoretische studie wetenschappers ontwierpen een kwantumapparaat dat de katalysator scheidt van de uitgangschemicaliën. Met behulp van licht, de wetenschappers opgewonden de katalysator om de aangrenzende reactie te beheersen. De opstelling zou scheikundigen in staat kunnen stellen chemische bindingen te herconfigureren waartoe ze op andere manieren geen toegang hebben.

Sommige chemische bindingen zijn moeilijk te herschikken omdat ze moeilijk toegankelijk zijn. Dit komt overeen met de conventionele wijsheid dat om banden te maken en te verbreken, een katalysator moet in fysiek contact staan ​​met de binding. Onderzoekers betwistten die wijsheid. Het team liet zien hoe het mogelijk is om bindingen te veranderen wanneer de katalysator en reactanten gescheiden zijn. door gebruik te maken van een sterke koppeling tussen licht en materie die kan leiden tot veranderingen in chemische reacties.

Het team stelde een kwantumapparaat voor waarbij een spiegel een katalysator (glyoxylzuur) scheidt van de reactant (cis-salpeterigzuur). Ze prikkelden de katalysatormoleculen en hun container (een optische "holte") met behulp van een korte lichtstraal van een ultrasnelle laser, polaritonen vormen, quasi-deeltjes gemaakt van zowel licht als materie. De polaritonen verhogen de cis-trans-isomerisatie van salpeterigzuur met een orde van grootte. Door polaritonen te vormen, gedragen de moleculen in de containers zich als een groot supermolecuul. Als je een deel van het supermolecuul aantast, je hebt invloed op de ander.

Het team gelooft dat experimentatoren binnenkort in staat zullen zijn om het kwantumapparaat te bouwen en binnenkort de afstandsbediening van de chemie in het laboratorium te laten zien.