• РЕГИСТРАЦИЯ
Jivoy
8 января 19:11 717 4 6.00

Химики ускорили реакцию «раскачиванием» химической связи лазером

Схема эксперимента. Раствор изоцианата и спирта (слева) облучают ИК-излучением, энергия фотона которого совпадает с энергией колебаний связи O-H. Это ускоряет реакцию образования уретана (справа)

Till Stensitzki et al. / Nature Chem., 2018

Химики из Германии и Египта впервые продемонстрировали ускорение межмолекулярной реакции путем возбуждения колебаний отдельных связей в молекулах инфракрасным лазером. Прирост в скорости почти на 24 процента удалось зафиксировать в реакции полимеризации уретана под действием фемтосекундных лазерных импульсов. Такой подход поможет проводить без нагрева некоторые химические процессы, обычно требующие повышенных температур и открывает новые возможности для управления реакциями и создания более дешевой фотолитографии. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry, кратко о нем сообщает Chemistry World.

Упрощенно, все химические реакции протекают похожим образом. Исходные реагенты сталкиваются между собой и образуют переходное состояние с повышенной энергией. Затем это переходное состояние распадается и образуются продукты реакции — их суммарная химическая энергия меньше, чем энергия исходных веществ. Такие энергетические изменения можно сравнить с подъемом в гору и последующим спуском до точки, лежащей ниже, чем начало пути.

Чтобы ускорить протекание химической реакции, необходимо либо увеличить исходную энергию молекул, тогда они чаще будут достигать переходного состояния (пика горы), либо уменьшить энергию переходного состояния (высоту горы). Первое достигается повышением температуры, второе — добавлением катализатора, облегчающего ориентацию и сближение молекул в переходном состоянии. Однако повышение температуры активизирует сразу большое количество разных химических процессов, а необходим, как правило, только один конкретный — с разрывом и образованием конкретных химических связей.

Теоретически было предсказано, что можно активизировать для химической реакции только определенные связи в молекуле-реагенте. Это возможно благодаря тому, что разные химические связи колеблются на разных частотах, и, подобрав определенную частоту можно «раскачать» нужную связь. Однако до сих пор это предсказание было проверено только на одномолекулярных реакциях разрыва связей в газовой среде.

Химики под руководством Карстена Гейне из Свободного университета Берлина, впервые показали, что для межмолекулярной реакции в жидкости тоже возможно такое избирательное ускорение. Ученые взяли за основу реакцию образования уретанов из изоцианатов и спиртов. С помощью фемтосекундного лазера, энергия фотонов которого совпадала с энергией колебания связи O-H в молекуле спирта, химикам удалось ускорить реакцию образования уретанов примерно на 24 процента. Исследователи отдельно отмечают, что источником ускорения не мог быть нагрев раствора — не было зафиксировано никакого изменения температуры.

Квадрат из полиуретана, полученный облучением раствора импульсами ИК-лазера

Till Stensitzki et al., Nature Chem., 2018

Поделиться

С помощью того же лазера ученым удалось продемонстрировать процедуру фотолитографии на примере синтеза полиуретана в жидкости. Просто перемещая точку фокусировки и изменяя диаметр пятна лазера, химики создавали квадраты из полиуретана с изменяемой шириной сторон. Концентрация полиуретана в стенках квадратов была в 20 раз выше, чем в остальном растворе.

«Наш метод позволяет как ускорять, так и замедлять желаемые или нежелаемые реакции» — рассказывает Карстен Гейне. — «Это откроет новые стратегии для оптимизации любых химических процессов, ускоряемых нагревом, например, синтеза антибиотиков. Что, в свою очередь, уменьшит их стоимость».

Владимир Королёв

Искусственный интеллект - самый живой среди живых

Загрузка...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Jivoy
    Вчера 21:32

    Как делают деньги на кликах и фрагах

    Почти пятьдесят лет киберспорт соперничает с традиционным спортом. Кажется, «цифровая атлетика» готова вырваться вперед. «В среду, 19 октября, пройдут первые «Интергалактические олимпийские космические войны» длительностью 2000 часов. Первый приз соревнований — годовая подписка на журнал RollingStone. Мероприятие освещают реп...
    -->
    533
    Jivoy
    Вчера 20:31

    Планшет на российском процессоре

    Только вчера обсуждали Российский ноутбук и там очередной раз спорили, что можно считать отечественным, а что "перебрендированием" и "китайским конструктором". Конечно операционка на базе "Андроида" это очень мало, какие то дизайнерские штучки не годятся. Нужен серьезный вклад в технологичный продукт. Вот вам очередная те...
    -->
    2738
    Jivoy
    Вчера 14:12

    Биологи создали сорт риса, который может производить семена без участия второго растения

    Американские биологи создали сорт риса, который может производить семена без участия второго растения, по сути, копируя себя. Об этом пишут РИА «Новости». Много тысяч лет фермеры мечтали о появлении риса, для размножения которого не нужны растения мужского и женского пола. Это сделало бы его более стабильным и независимым от опыления. При ...
    -->
    225
    Jivoy
    Вчера 14:09

    НАСА рассказала о таянии крупнейшего ледника Антарктиды Тоттене. Раньше считалось, что это невозможно!

    Специалисты НАСА обнаружили, что крупнейший в Восточной Антарктиде ледник Тоттен начал таять, хотя раньше считалось, что это практически невозможно. В предыдущих исследованиях ученые считали, что ледники Антарктиды, находящиеся на суше, практически не подвержены таянию благодаря отсутствию прямого контакта с океаном. Однако оказалось, что самый большой ледник р...
    -->
    1139
    Jivoy
    Вчера 10:52

    Первый в мире телефон с дыркой в экране

    Ну наконец то. Значит уже лет пять грезим гибкими экранами и другой фантастической фигней, а смартфоны до сих пор с толстыми рамками сверху. Только недавно вышли модели с "бровями". Выглядит по мне так очень ужасно, но подобное ноу-хау вызвало много удивленных отзывов.  Так к чему эти выкрутасы? Ну типа куда же мы денем фронтальную камеру - селфи...
    -->
    1330
    Jivoy
    12 декабря 18:40

    В российское законодательство планируется ввести понятие платежного агрегатора, а также ужесточить контроль за онлайн-платежами. Соответствующий законопроект внесли в Госдуму 7 декабря. Как отмечает РБК, платежные агрегаторы появились в сегменте электронной коммерции относительно недавно, но уже сейчас обеспечивают платежи россиян более чем на 80 тыс. сайтов. К...
    -->
    444
    Jivoy
    12 декабря 12:15

    «Россия 24» рассказала в сюжете про «современного робота». Им оказался аниматор в костюме

    В сюжете «России 24» о форуме профессиональной ориентации для школьников «Проектория», который открылся 11 декабря в Ярославле, под видом современного робота показали аниматора в костюме. Об этом пишет TJournal. Фото: скриншот с сюжета «России 24» Корреспондент канала отметил, что у приехавших на форум...
    -->
    894
    Jivoy
    10 декабря 20:40

    Качество сливочного масла

    В последнее время сливочное масло потеряло свои позиции среди продуктов питания. Говорят, в нём очень много холестерина, оно вредит фигуре и так далее. Но стоит заметить, что этот продукт является одним из самых уважаемых у жителей Тибета, а ты наверняка знаешь об их крепком здоровье и долголетии. На самом деле польза сливочного масла для твоего организма очень...
    -->
    4772
    Jivoy
    10 декабря 19:16

    7 признаков того, что вашему организму нужно больше фолиевой кислоты ru

    Согласно данным Института медицины США, взрослому человеку необходимо 400 микрограммов фолиевой кислоты ежедневно. Это вещество, также называемое фолатом или витамином В9, принципиально важно для здоровья, так как помогает организму создавать и восстанавливать ДНК и вырабатывать красные кровяные тельца. Если тело испытывает в нем недостаток, вы&nbs...
    -->
    4811
    Jivoy
    10 декабря 10:31

    Какие продукты способны повысить настроение?

    У каждого случаются перепады настроения. Проблемы на работе и дома, неприятные новости способны нам его испортить. Ни для кого не секрет, что самый простой и доступный способ улучшить настроение, к которому прибегает большинство, – это вкусная еда. И все хором скажут, что это сладости. Но только ли? Оказывается, употребляя некоторые продукты, мы даже не подо...
    -->
    1289
    Jivoy
    9 декабря 15:17

    Рецепт для укрепления иммунитета

    - Πpoпуcтить чepeз мяcopубку 1/2 cтaкaнa изюмa, 1 cтaкaн ядep гpeцкoгo opeхa, 0,5 cтaкaнa миндaля (oчeнь хopoшo дoбaвить кeдpoвыe opeшки), кoжуpу 2 лимoнoв. Сaми лимoны выжaть в мaccу, кoжуpу жe пpoпуcкaть чepeз мяcopубку oтдeльнo. Дaлee дoбaвляeм 0,5 cтaкaнa куpaги и cтoлькo жe чepнocливa, 150 гpaмм мeдa. Χpaнить в хoлoдильникe, пpинимaть взpocлым пo 1...
    -->
    1899
    Jivoy
    8 декабря 19:12

    Верхняя запись 5 простых способов обезопасить Windows от внешних угроз

    Элементарные действия, которыми не стоит пренебрегать.   1. Используйте «Защитник Windows» Если вы не привыкли работать со сторонними антивирусами, стоит использовать хотя бы встроенный в систему инструмент для обеспечения безопасности. Называется он «Защитник Windows» или Windows Defender. Он не перегружает ресурсы ПК, но при...
    -->
    4160
    Jivoy
    8 декабря 16:32

    Что делать, если быстро разряжается аккумулятор?

    Шутки о энергопотреблении Android уже не так актуальны, как на заре становления этой операционной системы. Сегодня Android-устройства работают даже дольше, чем их аналоги на iOS, поэтому в пору шутить скорее над iPhone с ужасным фирменным чехлом аккумулятором, чем над аппетитами Android. Однако одна проблема на мобильной операционной системе Google все же сохраняе...
    -->
    2739
    Jivoy
    7 декабря 16:20

    Узкое место. Как понять, что сосуды закупорены бляшками атеросклероза?

    Лишний жир из съеденной нами колбасы, пирожных, картошки фри и прочих популярных блюд откладывается не только на талии и боках, но и на стенках сосудов. Последнее куда опаснее. Как распознать бляшки в сосудах и устранить опасные проявления атеросклероза, рассказывает руководитель Центра сосудистой, рентгенэндоваскулярной хирургии и малоинвазивной флебологи...
    -->
    4140
    Jivoy
    7 декабря 13:41

    Могут ли два человека возобновить жизнь на земле?

    Крошечный островок Пирамида Болла лежит в 600 километрах к востоку от Австралии в южной части Тихого океана, выпирая из моря как осколок стекла. Мы как то рассматривали эту САМУЮ БОЛЬШУЮ СКАЛУ В МОРЕ.  И там были — под скошенным утесом, скрываясь под веретенообразным кустом — последние виды. Двое сбежали, и всего девять лет спустя их был...
    -->
    1492
    Jivoy
    7 декабря 13:09

    Депрессия? Дайте шесть миллиампер!

    Пока отечественная и зарубежная психофармакология ищет, как бы ещё поиграть с набором нейромедиаторов, чтобы было человеку счастье и хорошее настроение, группа американских учёных решила подобраться к депрессии с электродами. Нет, я не про электросудорожную терапию, хотя и эта методика до сих пор в ходу, когда уже ничего не помогает. Учёные, подобно Майку ...
    -->
    645
    Jivoy
    6 декабря 19:21

    Социальные сети — это ловушка? Отвечают мировые эксперты

    Чем больше мы встраиваемся в новую экономику, где главная валюта — наше внимание, тем сильнее наш страх негативных последствий. В Кремниевой долине знают о том, что родители стараются ограничить время пребывания своих детей перед экранами; некоторые даже включают пункт о «запрете экранов» в догов...
    -->
    1697
    Jivoy
    6 декабря 19:18

    Ученые нашли источник мышления — это «внутренняя GPS» человеческого мозга

    Исследователи полагают, что способность к абстрактному мышлению напрямую связана с навигационной системой мозга. В процессе познания человек использует «внутреннюю GPS», которая отвечает за ориентацию на местности. Новая теоретическая модель подтверждает гипотезу о пространственном характере мыслительных процессов. Впервые концепцию «внутренне...
    -->
    1183
    Jivoy
    6 декабря 17:45

    Как алкоголь, кофеин, никотин, сахар и марихуана влияют на мышление и креативность

    Делает ли опьянение более поэтичным, помогают ли кофеин и никотин продуктивнее думать, улучшает ли творческие способности марихуана и нужно ли всё-таки съесть шоколадку перед экзаменом? На «Ноже» — только научные ответы на все эти вопросы. Оноре де Бальзак работал по 15 часов в сутки...
    -->
    3785
    Jivoy
    6 декабря 17:35

    Китайский ученый, заявивший о первых в мире детях с изменениями ДНК, исчез

    Китайский ученый Хэ Цзянькуй, заявивший о рождении первых в истории генномодифицированных девочек-близнецов, пропал без вести после выступления на международной конференции в Гонконге, пишет газета South China Morning Post. Хэ Цзянькуй на прошлой неделе шокировал мировую общественность заявлением о рождении младенцев, ДНК которых была модифицирована так, что их...
    -->
    1858
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика