Sciencemag.cz
Related Articles
Alespoň to vyplývá ze simulací.
Vědci identifikovali kvantový jev, který umožňuje rozbít chemické vazby s využitím výrazně menšího množství energie, než je obvykle zapotřebí. Hlavním autorem práce byl Felipe Herrera (Univerzita v Santiagu a chilský Millennium Institute for Research in Optics).
Výsledky ukazují, že při použití infračerveného světla mohou přirozené fluktuace přítomné v elektromagnetickém vakuu podporovat molekulární disociaci, alespoň jsou-li molekuly uzavřeny ve speciálně navržených strukturách v nanometrovém měřítku (nanodutinách).
Ačkoli si vakuum často představujeme jako zcela prázdný prostor, kvantová fyzika ukazuje, že je naplněno nepatrnými energetickými fluktuacemi. Autoři nové studie zjistili, že tyto fluktuace lze uvnitř nanodutiny zesílit, čímž se změní molekulární vibrace a infračervenému laseru to usnadní rozbití chemických vazeb.
„Prokázali jsme, že za podmínek elektrodynamického omezení molekuly uvnitř nanodutiny dochází ke změně molekulárních vibrací takovým způsobem, že se chemické vazby díky interakci mezi molekulami a vakuovými fluktuacemi přerušují mnohem snáze,“ uvádí Herrera.
Studie přináší nové poznatky o tom, jak probíhají chemické reakce v extrémně malých prostorech, kde dochází k intenzivní interakci světla a hmoty. Mnoho výzkumných skupin po celém světě již vyvinulo nanodutiny pro fotonické aplikace, ale o chemickém chování molekul uvnitř těchto systémů se toho vědělo jen velmi málo.
„V této práci poprvé ukazujeme, jak lze čistě kvantové jevy, jako jsou elektromagnetické fluktuace vakua, využít k významnému zvýšení reaktivity malých molekul, které jsou v chemii předmětem širokého zájmu. Mezi příklady patří elektrochemické reakce zachycování oxidu uhličitého a elektrolýza vody pro výrobu vodíku,“ dodává Herrera.
Potenciálně by to mohlo mít velký význam pro chemický průmysl, protože by to mohlo zvýšit účinnost dobře známých chemických reakcí. Výsledky každopádně přispívají k hlubšímu porozumění tomu, jak lze základní kvantové jevy využít k ovlivňování chemických reakcí – jedná se o nově se rozvíjející obor s potenciálními budoucími aplikacemi v energetice, chemii a nanotechnologiích.
K provedení výzkumu tým využil počítačové simulace. Výpočty byly provedeny pomocí specializovaných nástrojů pro molekulární modelování a kvantovou fyziku, což výzkumníkům umožnilo virtuálně reprodukovat chování molekul uvnitř nanodutin a analyzovat, jak interagují s infračerveným světlem.
Johan F. Triana et al, Enhancing Infrared-Laser Dissociation of Molecules with the Electromagnetic Vacuum, Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/s2zc-6lxs
Zdroj: Millennium Institute for Research in Optics / Phys.org, přeloženo / zkráceno
