Theory vindicated as infrared laser drives up reaction’s speed by 24% — ABC Chemicals


Theory vindicated as infrared laser drives up reactions speed by 24% - ABC Chemicals

Химическая реакция была ускорена благодаря использованию инфракрасных (ИК) импульсов для возбуждения молекулярных колебаний. Этот подход может заменить потребность в тепле в некоторых реакциях с тепловым возбуждением, делая их более эффективными, а также предлагая новый экономически эффективный метод фотолитографии.

Многие химические реакции требуют тепла и, следовательно, управляются путем изменения температуры. Однако такие изменения влияют на все молекулы и все реакционные процессы. В сложном синтезе это затрудняет контроль конкурирующих путей реакции, которые производят нежелательные продукты, тем самым снижая выходы желаемого продукта.

Прелесть результата — дразнящий намек на возможность использования вибрационного возбуждения для управления реакциями.

Флеминг Крим, Университет Висконсин – Мэдисон

Теперь, Karsten Heyne из Свободного университета Берлина, Германия, и его коллеги показали, что сверхбыстрые импульсы инфракрасного света могут управлять реакцией, которая обычно обусловлена тепловым возбуждением, и ускорять ее. Поскольку ИК-излучение может нацеливать и возбуждать определенные молекулярные колебания, которые тесно связаны с путем реакции, не влияя на другие молекулы, на которые обычно воздействует тепло, такой подход ускорил одну реакцию до 24%.

«Мы впервые показываем, что ИК-возбуждение может ускорить реакцию синтеза основного состояния в растворе между двумя молекулами», — объясняет Хейн. «Поскольку мы можем влиять на конкретные координаты реакции, наш метод позволяет увеличить или уменьшить желательные или нежелательные пути реакции. Это должно открыть новые стратегии для оптимизации всех термически управляемых химических реакций, таких как реакции на антибиотики, и, таким образом, снизить затраты ».

Теоретические предсказания предполагают, что ИК-возбуждение определенных колебаний связи может ускорить термически управляемые реакции путем растяжения связей, чтобы обеспечить новые конформации, которые помогают реакции вдоль. Но до сих пор исследователи не смогли это продемонстрировать. Это потому, что они сфокусировались на разрыве связей с IR, чтобы вызвать реакцию, но поскольку время жизни IR возбужденной вибрации невероятно мало — около одной квадриллионной доли секунды — было слишком трудно остановить другие процессы, чтобы отклонить энергию возбуждения, необходимую для вызывать.

Чтобы преодолеть это, команда Хейна сконцентрировалась на другом типе реакции, а именно на двух бимолекулярных реакциях в образовании уретана и полиуретана. Поскольку они происходят при комнатной температуре, им просто необходимы ИК-импульсы для возбуждения колебаний связи, чтобы инициировать реакции. Этот тип реакции также означал, что команда могла достичь отношения сигнал / шум, необходимого для идентификации продукта, вызванного ИК-излучением, на основе поглощения ИК-импульсов. После этого команда даже продемонстрировала потенциал этой технологии как инструмента для фотолитографии, используя ИК-лазер для рисования полиуретановых квадратов.

«Я поражен тем, что они могут наблюдать ускорение при наличии значительного фона [шума]», — комментирует Флеминг Крим, который изучает динамику реакции в Университете Висконсин-Мэдисон, США. «Они преодолели главное препятствие в проведении этого измерения. Прелесть результата в том, что он дает нам возможность использовать вибрационное возбуждение для управления реакциями в растворе в практических системах », — говорит он.







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *