Учёные разработали самую холодную связь в мире, заставив две молекулы калий-рубидия соединиться и отреагировать. Реакция прошла при температуре 500 нанокельвинов (-273,1499995 °С).
Химические реакции представляют собой самые важные явления во Вселенной. Растения растут, животные размножаются, лечат, переваривают и думают благодаря химическим реакциям. Фотосинтез, горение, ржавчина, приготовление пищи, аэробное и анаэробное дыхание — примеры химических реакций.
Исследование реакции вещества на фундаментальном уровне помогает учёным постичь его свойства, взаимодействие с другими веществами и устройство природного мира. Новые молекулярные связи могут открыть путь к созданию материалов и более эффективному использованию энергии.
Недавно исследователи из Гарвардского университета разработали новое оборудование для проведения химических реакций при самых низких температурах среди всех существующих технологий. Успешно сформировали самую холодную связь, которую когда-либо видел мир, заставив реагировать две ультрахолодные… молекулы.
Реакция проходила при температуре 500 нанокельвинов (-273.15 °C). При таких сверхвысоких температурах молекулы замедляются почти до полной остановки. По мнению исследователей, достигнуто своеобразное состояние узкого места.
Почему это важно?
Химические реакции протекают за пикосекунду, что равно одной триллионной секунды. Для сравнения: пикосекунда занимает столько же времени, сколько для нас 31 тысяча 689 лет составляет одна секунда.
В течение двадцати лет учёные применяли сверхбыстрые лазеры для фиксации изображений реакций в момент их проявления, но полного представления так и не добились.
Мы обычно наблюдаем, как реагенты исчезают, а продукты появляются за очень короткий, но измеримый промежуток времени. До настоящего момента отсутствовало прямое измерение того, что происходит между ними.
Исследователи заставили химические реакции достигнуть относительно низкой скорости, уменьшив температуру реагирующих молекул почти до абсолютного нуля. Заставили две молекулы калия-рубидия (KRb) встретиться и реагировать при температуре 500 нанокельвинов.
Вследствие экстремально низких температур молекулы остаются в переходном состоянии несколько микросекунд, что позволяет наблюдать реакцию.
Используя комбинацию масс-спектрометрии и визуализацию скоростной карты, исследователи наблюдали за реагентами, промежуточными продуктами и продуктами реакции. Это первый случай, когда химическую реакцию удалось запечатлеть в её самом критическом и неуловимом моменте.
Изучение энергоемкого промежуточного комплекса позволяет исследовать роль квантовой механики в ультрахолодном режиме: измерять время жизни комплекса, изучать переход от квантовых к квазиклассическим реакциям и определять квантовые состояния продуктов реакции.
Источник: