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最冷化學反應讓分子形成時刻首次“曝光”

rongpuiwing 來源:科技日報2019-12-04 我要評論(0 )   

美國科學家在最新一期《科學》雜誌發表論文稱,在比星際空間冷數百萬(wan) 倍的溫度下,他們(men) 讓兩(liang) 個(ge) 超冷分子發生了迄今宇宙間最冷的化學

美國科學家在最新一期《科學》雜誌發表論文稱,在比星際空間冷數百萬(wan) 倍的溫度下,他們(men) 讓兩(liang) 個(ge) 超冷分子發生了迄今宇宙間最冷的化學反應,形成了分子偶聯史上最冷的鍵。他們(men) 表示,科學家可利用這種超冷化學,了解化學反應期間究竟發生了什麽(me) 事情。


據美國《每日科學》網站近日報道,哈佛大學的倪康坤稱,在500納開爾文(比絕對零度僅(jin) 高百萬(wan) 分之幾攝氏度)下,分子的運動速度降至極低,他們(men) 看到了以前從(cong) 未有人見過的情景:兩(liang) 個(ge) 分子相遇形成兩(liang) 個(ge) 新分子的時刻。


在以前的研究中,倪康坤團隊使用超低溫讓原本不可能發生反應的原子生成分子。在極低溫度下,原子和分子會(hui) 減速到可能的最低能量狀態,研究人員因此可最精確地操縱分子的相互作用。但即便如此,他們(men) 也隻能看到反應的開始:兩(liang) 個(ge) 分子進入,隨後發生的一切對他們(men) 來說就是一個(ge) “反應黑洞”。


因為(wei) 化學反應發生在飛秒(10-15秒)內(nei) ,即使當今最先進的技術,也無法捕捉到如此短暫的景象。在過去20年間,科學家使用超快激光來拍攝反應發生時的情景,仍然無法捕獲全部景象。倪康坤說:“大多數時候,你隻是看到反應物消失,隨後產(chan) 物出現,但中間發生了什麽(me) ,我們(men) 一無所知。”


現在,倪康坤團隊設計的超冷溫度使他們(men) 首次看到了反應過程中發生的情況。當他們(men) 讓兩(liang) 個(ge) 銣鉀發生反應時,超冷溫度迫使分子在中間階段停留了幾微秒(10-6秒),這一時間比平時長了數百萬(wan) 倍,足以讓他們(men) 研究鍵的斷裂和形成——也就是一個(ge) 分子如何變成另一個(ge) 分子的過程。


倪康坤說,有了這一新方法,他們(men) 可對各種預測反應中發生情況的理論進行驗證,還可以提出新理論,更精確預測其他化學反應(甚至發生在量子領域中的化學反應)內(nei) 發生的情況。此外,借助新反應平台,他們(men) 可以操縱發生反應的物體(ti) ,在反應之前將其激發,以查看增加能量對反應結果的影響,甚至操控反應的進行。

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