飛秒級化學(xué)反應(yīng)放緩至肉眼可見
【資料圖】
研究主要作者凡妮莎·奧拉亞·阿古德洛和克里斯多夫·瓦拉胡博士站在實(shí)驗(yàn)中使用的悉尼納米科學(xué)中心的量子計算機(jī)前。圖片來源：澳大利亞悉尼大學(xué)
科技日報記者?張佳欣
據(jù)28日《自然·化學(xué)》雜志報道，澳大利亞悉尼大學(xué)的科學(xué)家首次使用量子計算機(jī)直接觀察到一個對化學(xué)反應(yīng)至關(guān)重要的過程，實(shí)現(xiàn)這一突破的關(guān)鍵是將原過程速度從飛秒尺度減慢至毫秒尺度。
研究人員表示，了解分子內(nèi)部和分子之間的這些基本過程，有助于在材料科學(xué)、藥物設(shè)計或太陽能收集方面開辟新的可能性，還可幫助改進(jìn)其他依賴于分子與光相互作用的過程。
研究小組目睹了化學(xué)中一種常見的被稱為“圓錐形交叉點(diǎn)”的幾何結(jié)構(gòu)引起的單個原子的干涉圖案。
圓錐形交叉點(diǎn)對于快速光化學(xué)過程是至關(guān)重要的。自20世紀(jì)50年代以來，化學(xué)家們一直試圖直接觀察化學(xué)動力學(xué)中的這種幾何過程，但由于涉及的時間尺度非?？?，直接觀察它們是不可行的。
為了解決這個問題，研究人員使用量子計算機(jī)建立了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)⒒瘜W(xué)動力學(xué)從飛秒減緩到毫秒尺度，這種前所未有的突破使他們能夠進(jìn)行有意義的觀察和測量。
在光化學(xué)反應(yīng)中，如植物通過光合作用從太陽獲得能量，分子以閃電般的速度傳遞能量，形成被稱為圓錐形交叉點(diǎn)的交換區(qū)。這項(xiàng)研究減慢了量子計算機(jī)的動力學(xué)速度，并揭示了與光化學(xué)中的圓錐形交叉預(yù)測到的但未見過的明顯特征。
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