«Квантова суперхімія» в дії.

15.08.2023, 09:39
«Квантова суперхімія» в дії.

Науковці вперше спостерігали новий тип хімії під час лабораторного експерименту

Новий тип хімії, що виконується за дуже низьких температур, забезпечує швидші й точніші реакції.

Висновки дослідників були оприлюднені у журналі Nature Physics та адаптовані сайтом Space.com.

Давно відома в теорії, але раніше не помічена на практиці, квантова суперхімія – це явище, за якого атоми або молекули в одному квантовому стані хімічно реагують швидше, ніж атоми або молекули, які знаходяться в різних квантових станах. (Квантовий стан — це набір характеристик квантової частинки, наприклад спін (момент імпульсу) або рівень енергії).

Під час експерименту дослідники з Чиказького університету перевели в однаковий квантовий стан не лише атоми, а цілі молекули, й побачили, що хімічні реакції відбувалися колективно, а не окремо. І чим більше атомів було задіяно (тобто чим більша щільність атомів), тим швидше проходили хімічні реакції.

«Те, що ми побачили, збігалося з теоретичними прогнозами. До цього наука йшла 20 років», — сказав у заяві Ченг Чін, професор фізики Чиказького університету, який очолював дослідження.

Лабораторія Чіна спеціалізується на роботі з частинками за дуже низьких температур, коли атоми можуть з’єднуватися так, щоб перебувати в одному квантовому стані, та проявляти свої незвичайні здібності та поведінку.

Те саме зробили з газом цезію, який охолодили майже до абсолютного нуля, перевели в однаковий квантовий стан та змінили навколишнє магнітне поле, щоб розпочати хімічний зв’язок атомів. У підсумку двоатомні молекули цезію утворювались швидше, ніж у звичайному тепловому стані, й теж мали однаковий квантовий стан – принаймні протягом кількох мілісекунд, після чого починали розпадатися.

Вчені оголосили про перші докази «квантової суперхімії» — явища, коли частинки в одному квантовому стані зазнають колективних прискорених реакцій. На фото — співавтори дослідження Чжендонг Чжан (ліворуч) і професор Ченг Чін у лабораторії.
Вчені оголосили про перші докази «квантової суперхімії» — явища, коли частинки в одному квантовому стані зазнають колективних прискорених реакцій. На фото — співавтори дослідження Чжендонг Чжан (ліворуч) і професор Ченг Чін у лабораторії.
Фото:Джон Зіч

Команда також виявила, що, попри те, що кінцевим результатом реакції була двоатомна молекула, насправді у «‎роботі» було задіяно три атоми – причому запасний взаємодіяв з двома сполучними атомами таким чином, щоб полегшити реакцію.

Результати експерименту можуть бути корисним для застосування у квантовій хімії та квантових обчисленнях, а дехто в галузі навіть передбачає використання молекул як кубітів у квантових комп’ютерах або, наприклад, у квантовій обробці інформації.

У поточному дослідженні вчені використовували прості молекули, однак планують спробувати спостерігати квантову суперхімію зі складнішими частинками.

Читайте також:
Світ
Під час дослідження проаналізовано майже 8000 записів про смерть чотирилапих улюбленців. Їх взяли у британських ветеринарних клініках.
13 травня, 12:34
Життя
Міжнародна команда науковців дослідила функціонал і зовнішність земного ядра. Їхня мета — з'ясувати, який у нього тип теплової конвекції.
23 квітня, 21:41
Життя
Деякі пробіотики сприятливо впливають на організм під час низки захворювань, зокрема метаболічних. Раніше на це не звертали уваги.
21 квітня, 19:49
Світ
Під час приголомшливого експерименту науковці отримали золото завтовшки з атом. Вони використали старовинну ковальську методику.
19 квітня, 06:01
Історія
У Теотіуакані виявили сліди кількох давніх землетрусів. Перші із них сприяли процвітанню міста, а останнє — його остаточному занепаду.
17 квітня, 21:49
Життя
Холоднокровні земноводні істоти видають крики, які люди не чують. Встановити цей факт вдалося у бразильських тропічних лісах.
15 квітня, 21:39