最冷的化學反應第一次“暴露”了分子形成的時刻

                • 2019-12-04 16:49
                • 科技日報

                美國科學家在最新一期《《科學》》雜志上發表了一篇論文,稱在比星際空間冷數百萬倍的溫度下,它們引發了迄今為止宇宙中兩個超冷分子之間最冷的化學反應,形成了分子耦合史上最冷的鍵。他們說科學家可以利用這種超低溫化學來準確了解化學反應過程中發生了什么。

                據美國《每日科學》網站最近報道,哈佛大學的倪康坤說,在500納開爾文(僅比絕對零度高幾百萬分之一度)時,分子的運動速度下降到極低。他們看到了一個前所未有的場景:兩個分子相遇形成兩個新分子的時刻。

                在之前的研究中,倪康坤的團隊使用超低溫從無法反應的原子中制造分子。在極低的溫度下,原子和分子會減速到盡可能低的能量狀態,從而允許研究人員以最大的精度操縱分子相互作用。但即便如此,他們只能看到反應的開始:兩個分子進入,隨后發生的對他們來說是一個“反應黑洞”。

                因為化學反應在幾飛秒(10-15秒)內發生,即使是當今最先進的技術也無法捕捉如此短的場景。在過去的20年里,科學家已經使用超快激光來拍攝反應,但是仍然不能捕捉所有的圖像。倪康坤說:“大多數時候,你只是看到反應物消失,然后產物出現,但是我們不知道中間發生了什么?!?/p>

                現在,倪康坤團隊設計的超低溫讓他們第一次看到反應過程中發生了什么。當它們讓銣和鉀兩者反應時,超低溫迫使分子在中間階段停留幾微秒(10-6秒),比通常情況下長數百萬倍,足以讓它們研究鍵——的斷裂和形成,即一個分子如何變成另一個分子。

                倪康坤說,有了這種新方法,他們可以驗證預測各種反應發生的理論,也可以提出新的理論來更準確地預測其他化學反應的發生(甚至發生在量子領域的那些)。此外,在新的反應平臺的幫助下,他們可以操縱反應對象并在反應前激發它們,從而看到增加的能量對反應結果的影響,甚至控制反應的進程。

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