我國(guó)超冷化學(xué)量子模擬領(lǐng)域獲突破

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事在超冷分子和超冷化學(xué)量子模擬研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,首次在實(shí)驗(yàn)中直接觀測(cè)到超低溫度下弱束縛分子與自由原子間發(fā)生的量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng),并實(shí)現(xiàn)了其動(dòng)力學(xué)探測(cè),從而向基于超冷分子的超冷量子化學(xué)研究邁進(jìn)了重要一步。這一重要研究成果已發(fā)表在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·物理學(xué)》上。

量子計(jì)算和模擬具有強(qiáng)大的并行計(jì)算和模擬能力,可有效揭示復(fù)雜物理系統(tǒng)的規(guī)律,為新能源開發(fā)、新材料設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)。借助量子模擬,研究者可以在人工可控的環(huán)境中研究數(shù)以百萬計(jì)的候選材料,大幅節(jié)約在真實(shí)材料中開展試驗(yàn)的時(shí)間和資金投入。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者弗朗克·韋爾切克教授曾指出,量子模擬“將成為化學(xué)和材料科學(xué)的核心工具!

可控化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要方向是對(duì)弱束縛分子化學(xué)反應(yīng)的研究。早在1978年,美國(guó)化學(xué)家就曾預(yù)言,弱束縛分子具有非同尋常的反應(yīng)性質(zhì)。但因弱束縛分子常溫下不存在,這一預(yù)言一直無法得到實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。近年來,隨著超冷原子分子技術(shù)的發(fā)展,超低溫的弱束縛分子可以從接近絕對(duì)零度的原子氣中制備出來,使得對(duì)其化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究成為可能。

在接近絕對(duì)零度時(shí),分子的化學(xué)反應(yīng)完全由量子力學(xué)主導(dǎo),將顯著改變化學(xué)反應(yīng)的行為。近年來,超冷化學(xué)反應(yīng)的研究取得了一系列重要實(shí)驗(yàn)進(jìn)展,但仍無法觀測(cè)到反應(yīng)中的產(chǎn)物。因此,超低溫下量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng)此前尚未被實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)。

在本次研究中,中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)首次成功觀測(cè)到了超低溫下弱束縛的分子和原子發(fā)生的可控化學(xué)反應(yīng);并在此基礎(chǔ)上,利用精密的射頻場(chǎng)操作技術(shù),成功探測(cè)了反應(yīng)的分子產(chǎn)物和原子產(chǎn)物,并進(jìn)一步研究了其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了弱束縛分子之間具有非同尋常的反應(yīng)性質(zhì),驗(yàn)證了美國(guó)科學(xué)家早在1978年的預(yù)言。

該實(shí)驗(yàn)首次在超冷化學(xué)反應(yīng)中觀測(cè)到量子態(tài)可分辨的化學(xué)反應(yīng),從而將化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究推進(jìn)到量子水平。該成果得到《自然·物理學(xué)》審稿人高度評(píng)價(jià):“該工作是超冷化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要的里程碑,將引起化學(xué)和物理研究者的廣泛興趣!


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.portlandfoamroofing.com/gaozhong/1230394.html

相關(guān)閱讀:數(shù)學(xué)課上講何為“聰明” 化學(xué)課教學(xué)生做潤(rùn)唇膏