کنترل واکنش های شیمیایی با لیزر ممکن شد - پیوند تجارت

به گزارش پیوند تجارت، برای دهه ها، مهندسان شیمی واکنش ها را با افزودن کاتالیزور ها و تغییر دما یا فشار تنظیم می کردند تا به نتایج مطلوب دست یابند و اقلامی از دارو و لوازم آرایشی گرفته تا لاستیک فراوری نمایند، اما از آنجایی که دانشمندان در پی کنترل واکنش ها در سطح میکروسکوپی بودند، این روش های سنتی شکست می خوردند.

دانشمندان شمال شرقی چین اولین کسانی هستند که واکنش های شیمیایی را در سطح اتمی دستکاری کردند و تحقیقات آن ها نقطه عطفی برای انجام آزمایش های پیچیده تر خواهد بود که می تواند منجر به فراوری موثرتر مواد شیمیایی گردد.

به نقل از ساوث چاینا مورنیگ پست، یک گروه از دانشمندان چینی به نقطه عطفی در تحقیقات شیمی دست یافتند و اولین دانشمندانی بودند که واکنش های شیمیایی را در سطح اتمی کنترل کردند.

این محققان که یافته هایشان در روز 12 ژانویه در مجله ساینس (Science) منتشر شد، گفتند که این روش به آن ها اجازه می دهد تا واکنش های اتم هیدروژن را با دقت بی سابقه ای دستکاری نمایند، که در نهایت می تواند منجر به فراوری موثرتر مواد شیمیایی گردد.

این تحقیق به وسیله یانگ شومینگ (Yang Xueming) و ژانگ دونگهوی (Zhang Donghui) از موسسه فیزیک شیمی دالیان (Dalian) در شمال شرقی استان لیائونینگ (Liaoning) رهبری شد.

یانگ و ژانگ هر دو از اعضای آموزشگاه معتبر علوم چین هستند.

این تیم از یک پرتو لیزر برای کنترل جهت گیری مولکول های هیدروژن-دوتریوم (HD) استفاده کردند.

در واکنش های شیمیایی، ذرات میکروسکوپی با یکدیگر برخورد می نمایند و ساختار های جدیدی را تشکیل می دهند. جهت گیری ذرات در حال برخورد تاثیر زیادی بر نتیجه واکنش شیمیایی دارد.

هنگامی که یک اتم هیدروژن به سر یا ته یک مولکول هیدروژن-دوتریوم که ظاهری دمبلی شکل دارد، برخورد می نماید، سه برابر بیشتر از زمانی که به وسط این مولکول دمبلی برخورد می نماید، مولکول هیدروژن فراوری می گردد.

برای دهه ها، مهندسان شیمی واکنش ها را با افزودن کاتالیزور ها و تغییر دما یا فشار تنظیم می کردند تا به نتایج مطلوب دست یابند و اقلامی از دارو و لوازم آرایشی گرفته تا لاستیک فراوری نمایند، اما از آنجایی که دانشمندان در پی کنترل واکنش ها در سطح میکروسکوپی بودند، این روش های سنتی شکست می خوردند.

دانشمندان سال های زیادی را صرف بهبود درک خود از واکنش های شیمیایی در مقیاس اتمی و مولکولی نموده اند و ابزار های جدیدی برای کنترل این واکنش ها ارائه نموده اند.

آزمایش تیم دالیان که از ساده ترین مولکول های موجود در طبیعت استفاده می نماید، نقطه آغازی برای کنترل انواع پیچیده تر و پویاتر واکنش های شیمیایی است.

شیائو چونلی (Xiao Chunlei)، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: این کار خلاصه بهبود یافته ای از کار ما طی 20 سال اخیر است.

در سال 2006، این تیم آغاز به جستجوی روشی برای تشخیص نتایج آزمایش های صورت گرفته در مقیاس اتمی کرد. آن ها در نهایت چیزی را اختراع کردند که آن را روش تشخیص رایدبرگ برای مقدار گیری حرکت اتم ها می نامیدند.

شیائو گفت: این اولین مرحله از تحقیقات ما بود، که در آن کار ما منفعلانه به نظر می رسید، زیرا ما فقط می توانستیم شرایط واکنش دهنده ها را مشاهده کنیم، اما کنترل آن ها ممکن نبود.

در سال 2013، این تیم آغاز به آزمایش کنترل فرآیند واکنش با استفاده از لیزر کرد.

آن ها اکنون قادرند با تغییر جهت میدان الکتریکی لیزر، جهت گیری مولکول های واکنش دهنده را به طور دقیق کنترل نمایند.

به گفته این تیم، این تحقیق ثابت می نماید که جهت گیری مولکول ها و اتم ها تاثیر قابل توجهی بر واکنش های شیمیایی اساسی دارد و نمونه ای برای آزمایش های آینده خواهد بود.

این کار یک مبنای نظری مبتنی بر مکانیک کوانتوم ارائه می نماید. شیائو می گوید در آینده ممکن است اتم های بزرگ تر و سنگین تری مانند فلوئور یا کلر را وارد تحقیقات خود کنیم.

منبع: ایسنا