دانشمندان سردترین واکنش شیمیایی در جهان را انجام دادند

پژوهشگران دانشگاه هاروارد سردترین واکنش شیمیایی در جهان شناخته‌شده را انجام دادند که نویدبخش نوآوری‌هایی در زمینه‌های مختلف است.

پژوهشگران در میان انبوهی از تجهیزات لیزر، موفق به ایجاد سردترین واکنش شیمیایی موجود در جهان شناخته‌شده شدند. این شاهکار امیدبخش آشکار شدن برخی از حقایق اساسی مرتبط با چگونگی واکنش واحدهای ساحتمانی ماده در دماهای بسیار کم است. واکنش مذکور چقدر سرد است؟ ما درمورد منطقه‌ی دمایی ۵۰۰ نانوکلوین صحبت می‌کنیم؛ درست چند میلیونیوم درجه بالاتر از صفر مطلق.

ماهیت بسیار سرد این مجموعه مهم است، از آن‌جایی که در این محدوده‌های دمایی حرکت مولکول‌ها تقریبا تا حد توقف، آهسته می‌شود. اگر بخواهید یک واکنش شیمیایی اتفاق افتد، معمولا مولکول‌های کم‌سرعت چیزی نیستند که به دنبالشان باشید. اما در این مورد، کاهش دما و سرعت موجب شد پژوهشگران دانشگاه هاروارد چیزی را ببینند که تا پیش از این هرگز مشاهده نشده بود: لحظه‌ای که در آن دو مولکول به هم می‌رسند و مولکول ‌های جدید را تشکیل می‌دهند.

واکنش شیمیایی

دانشمندان توانستند بخش اصلی یک واکنش شیمیایی را مشاهده کنند

مینگ گوآنگ هو، فیزیکدان دانشگاه هاروارد می‌گوید:

احتمالا طی چند سال آینده، ما تنها آزمایشگاهی هستیم که می‌توانیم این کار را انجام دهیم.

واکنش‌های شیمیایی طی یک پیکوثانیه (یک تریلیونم ثانیه) رخ می‌دهند که این امر موجب می‌شود دیدن آنچه در این بازه‌ی زمای رخ می‌دهد، بسیار دشوار شود. حتی لیزرهای فوق سریع که به‌عنوان دوربین عمل می‌کنند، تنها می‌توانند آغاز و پایان واکنش را ثبت کنند اما چیزی که در میانه‌ی واکنش رخ می‌دهد، از دید آن‌ها نیز پنهان می‌ماند. بنابراین کاهش سرعت واکنش در دمای بسیار سرد راه‌حلی عالی برای دیدن واکنش شیمیایی است.

سردترین دمای مطلق در جهان، صفر مطلق است، اما دستیابی به آن غیرممکن است، زیرا در این شرایط اتم‌ها کاملا از حرکت باز می‌ایستند. البته ما می‌توانیم به این دما نزدیک شویم. درجه حرارت بسیار کم به‌معنای انرژی بسیار کم است که به نوبه‌ی خود به واکنش بسیار کندتر تعبیر می‌شود: دو مولکول پتاسیم روبیدیوم به‌خاطر انعطاف‌پذیری انتخاب شدند و سرعت واکنش بین آن‌ها کاهش داده شد. سپس از تکنیکی که یونش نوری نامیده می‌شود برای مشاهد‌ه‌ی چیزی که در میان این دو مولکول در حال اتفاق افتادن بود، استفاده شد. به این ترتیب، برای دانشمندان داده‌های واقعی مهیا شد تا آن‌ها بتوانند مدل‌ها و فرضیه‌های خود را تکمیل کنند.

توانایی مشاهده‌ی واکنش‌های شیمیایی در چنین سطوح بنیادی فرصتی برای طراحی واکنش‌های جدید نیز ایجاد می‌کند و تعداد نامحدودی از ترکیبات قابل تصور هستند که در هر زمینه‌ای از ساخت مواد گرفته تا محاسبات کوانتومی می‌توانند مفید باشند. این مسیری است که کانگ کئون نی، پژوهشگر دانشگاه هاروارد، سال‌ها است در آن قرار دارد و از مدت‌ها پیش به مطالعه در مقیاس‌های کوچک مشغول بوده است تا آنچه را در هنگام واکنش مواد شیمیایی رخ می‌دهد، مشاهده و کنترل کند. اکنون، پژوهشگران درحال بررسی راه‌هایی هستند که در آن برای تغییر واکنش‌های شیمیایی، مواد یا انرژی را قبل یا در حین واکنش دستکاری کنند. هو می‌گوید:

اکنون با ابزاری که ما در دست داریم، می‌توانیم درمورد تغییر و کنترل واکنش‌ها فکر کنیم. بدون این تکنیک، بدون این مقاله، ما حتی نمی‌توانیم در این باره فکر کنیم.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Science منتشر شده است.

منبع science alert

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید

تبلیغات