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    飛秒級化學(xué)反應(yīng)放緩至肉眼可見

    2023-08-29 07:59:39來源:科技日報  


    【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常快,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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