دانشمندان مکانیک کوانتومی را دستکاری می کنند تا یک واکنش شیمیایی را 100 میلیارد بار کاهش دهند

برای اولین بار، دانشمندان به طور مستقیم یک رقص مولکولی را مشاهده کردند که برای واکنش های شیمیایی اساسی مانند فتوسنتز بسیار مهم است . و آن‌ها این کار را با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی انجام داده‌اند تا یک واکنش شیمیایی را به میزان شگفت‌انگیز 100 میلیارد بار کاهش دهند.

مطالعه جدید که در 28 اوت در ژورنال Nature Chemistry منتشر شد ، بر نوعی برهمکنش مولکولی به نام تقاطع مخروطی متمرکز بود. تقاطع های مخروطی نقاطی در هندسه مولکول ها هستند که انرژی بین دو سطح برابر است. آنها کمی مانند قیف بین حالت های الکترونیکی عمل می کنند و امکان انتقال سریع را فراهم می کنند که در طول واکنش های شیمیایی رخ می دهد. تقاطع های مخروطی در بسیاری از واکنش ها، از جمله واکنش های روزمره مانند فتوسنتز و واکنش های تشخیص نور که در شبکیه رخ می دهد، رخ می دهد.

از آنجایی که این واکنش‌ها خیلی سریع اتفاق می‌افتند، دانشمندان هرگز یک تقاطع مخروطی را در عمل مشاهده نکرده بودند. برای انجام این کار، محققان دانشگاه سیدنی از دستگاهی به نام رایانه کوانتومی یونی به دام افتاده استفاده کردند که ذرات کوانتومی را در میدان های الکتریکی قفل کرده و آنها را با لیزر دستکاری می کند.

مرتبط: ذره عجیب و غریبی که می تواند گذشته خود را به خاطر بیاورد که در کامپیوتر کوانتومی ایجاد شده است

ونسا اولیا آگودلو ، دانشجوی دکترای شیمی که یکی از نویسندگان این تحقیق جدید است، در بیانیه‌ای گفت : «در طبیعت، کل فرآیند در فمتوثانیه به پایان می‌رسد . این یک میلیاردم میلیونیم یا یک کوادریلیوم ثانیه است. ما با استفاده از کامپیوتر کوانتومی خود، سیستمی ساختیم که به ما اجازه می‌دهد دینامیک شیمیایی را از فمتوثانیه به میلی‌ثانیه کاهش دهیم.»

این کاهش سرعت به محققان این امکان را داد که اندازه گیری های معنی داری از واکنش در زمان وقوع آن انجام دهند.

داستان های مرتبط

– “فلزات عجیب و غریب” مورد استفاده در ابررساناها می توانند تمام دریاهای الکترون ها را به یکباره در هم ببندند و دانشمندان سرانجام متوجه شدند که چگونه

– “ابر شیمی کوانتومی” برای اولین بار مشاهده شد

– «سوزاندن» پلاسمای هیدروژن در بزرگترین لیزر جهان رکوردهای همجوشی را ثبت می کند

کریستف والاهو ، فیزیکدان دانشگاه سیدنی، یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: “آزمایش ما یک تقریب دیجیتالی از فرآیند نبود – این یک مشاهده مستقیم آنالوگ از دینامیک کوانتومی بود که با سرعتی که می‌توانیم مشاهده کنیم آشکار می‌شد.” بیانیه.

به گفته محققان، درک این دینامیک فوق سریع می تواند بینش جدیدی در مورد واکنش های شیمیایی برای کاربردهای مختلف به دست دهد.

اولیا آگودلو گفت: «با درک این فرآیندهای اساسی در داخل و بین مولکول‌ها است که می‌توانیم دنیای جدیدی از امکانات را در علم مواد، طراحی دارو یا برداشت انرژی خورشیدی باز کنیم.» همچنین می‌تواند به بهبود فرآیندهای دیگری که متکی به مولکول‌هایی هستند که با نور برهم‌کنش دارند، مانند نحوه ایجاد مه دود یا نحوه آسیب‌دیدگی لایه اوزون، کمک کند.