Здійснена "холодна" хімічна реакція Всесвіту

Вченим важливо розуміти, як протікають ті чи інші хімічні реакції. Чим більше подробиць, тим вище рівень отримуваних знань. Деякий час назад вони реалізували хімічну реакцію при рекордно низькій температурі в 0,5 мікрокельвіна. Завдяки цьому взаємодія реагуючих молекул сповільнилася в мільйони разів, і вчені змогли спостерігати за різними стадіями реакції в найдивовижніших деталях. Очікується, що в майбутньому новий підхід дозволить перевірити багато хімічних теорії.

Досягнення описано в науковій статті, опублікованій в журналі Science.

Коли дві молекули зустрічаються і вступають в хімічну реакцію, цей процес триває кілька пикосекунд (трильйонні частки секунди). Тому вченим вкрай важко відстежити різні стадії його перебігу. Ще недавно хіміки бачили тільки, що було на початку і що стало в кінці, а про те, що ж сталося посередині, залишалося лише будувати теорії.

Завісу таємниці привідкрили Фемтосекундні лазери, що дозволяють з величезною частотою робити свого роду миттєві знімки того, що відбувається в пробірці процесу. Їх імпульси в тисячі разів коротші акту хімічної реакції, тому вони дозволяють простежити за реакцією в деталях (які якраз і мають фемтосекундний масштаб).

Однак цей підхід має свої обмеження, і хіміки потребують нових методів, що дозволяють підглянути за особистим життям молекул в ще більш пікантні подробиці.

З цією метою автори нового дослідження розробили методику проведення хімічних реакцій з дуже-дуже-дуже низькою швидкістю. Акт перетворення однієї речовини в іншу в їх випадку тривав в мільйони разів довше звичайного: кілька мікросекунд. За мірками мікросвіту це майже вічність.

Ймовірно, в найближчі пару років ми все ще будемо єдиною лабораторією, яка змогла це здійснити", - не без задоволення відзначає перший автор статті Мін-Гуан Ху (Ming-Guang Hu) з Гарвардського університету.

Що ж було зроблено? За допомогою системи лазерів дослідники охолодили з'єднання калію і рубідію (KRb) до температури 500 нанокельвінів. Це всього на половину мільйонної частки градуса вище абсолютного нуля і набагато холодніше міжзоряного простору.

У таких екзотичних умовах і протікала реакція 2KRb → K2 + Rb2.

В ході цієї реакції утворюється проміжний продукт K2Rb2, але ця чотириатомна молекула зазвичай існує так недовго, що її присутність не вдається зафіксувати. Однак, уповільнивши реакцію до межі, вчені змогли зареєструвати невловиму речовину.

Дослідники сподіваються, що новий метод дозволить детально вивчити механізми принаймні деяких хімічних реакцій (не всі вони можуть протікати в таких екзотичних умовах). Це, в свою чергу, дозволить перевірити загальні хімічні теорії. Плоди ж у цих теорій можуть бути самими що не на є практичними. Наприклад, вони можуть допомогти в синтезі нових ліків або матеріалів.