Topppanel:En kort ljusskur interagerar med ett fack som innehåller en katalysator (visas i blått). Nedre panel:En kort tid senare, en liknande byst av ljus interagerar med en andra behållare som innehåller reaktanten (röd), fjärrkatalyserar produktmolekyler för att bildas (gula). Även om hålrummen separerar föreningarna, de kopplas ihop genom att dela en central spegel. Kredit:Copyright 2019 med tillstånd från Elsevier
Elever lär sig i gymnasiet att molekyler måste vara i kontakt för att reagera kemiskt. Men tänk om det inte alltid är sant? Det är den tanken, som utmanar lärobokens "lagar, " ett team av teoretiker utforskade. De visade att även om det är i en helt annan behållare än reaktanter, en katalysator kan få en reaktion att hända. Det är, en katalysator fick salpetersyrlighet att ändra form utan att röra den. Teamets teori utmanar konventionell visdom om vad som krävs för att få en reaktion att hända.
Gymnasieböcker säger att molekyler behöver röra för att reagera. I denna teoretiska studie, forskare designade en kvantanordning som skiljer katalysatorn från startkemikalierna. Med hjälp av ljus, forskarna exciterade katalysatorn för att kontrollera den intilliggande reaktionen. Inställningen kan låta kemister omkonfigurera kemiska bindningar som de inte kan komma åt på andra sätt.
Vissa kemiska bindningar är svåra att ordna om eftersom det är svårt att komma åt dem. Detta är i linje med den konventionella visdomen att skapa och bryta band, en katalysator måste vara i fysisk kontakt med bindningen. Forskare ifrågasatte den visdomen. Teamet visade hur det är möjligt att ändra bindningar när katalysatorn och reaktanterna är separata, genom att utnyttja en stark koppling mellan ljus och materia som kan leda till förändringar i kemiska reaktioner.
Teamet föreslog en kvantanordning där en spegel separerar en katalysator (glyoxylsyra) från reaktanten (cis-salpetersyrlighet). De exciterade katalysatormolekylerna och deras behållare (en optisk "kavitet") med en kort byst av ljus från en ultrasnabb laser, att bilda polaritoner, kvasipartiklar gjorda av både ljus och materia. Polaritonerna ökar cis-trans-isomeriseringen av salpetersyrlighet med en storleksordning. Att bilda polaritoner gör att molekylerna i behållarna beter sig som en stor supermolekyl. Om du påverkar en del av supermolekylen, du påverkar den andre.
Teamet tror att experimentalister snart kommer att kunna bygga kvantenheten och visa fjärrkontrollen av kemi i laboratoriet snart.
