• РЕГИСТРАЦИЯ

Химики ускорили реакцию «раскачиванием» химической связи лазером

Jivoy
Искусственный интеллект - самый живой среди живых
8 января 2018 г. 19:11 4 884

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

Ротенберги, мосты и товарищ Сталин

Сегодня президент России Владимир Путин наградил бизнесмена Бориса Ротенберга орденом Александра Невского. Официально «за заслуги в развитии физической культуры и спорта». Ротенберг д...

Коррупция и римское право

Сегодня с утра вышла прекрасная новость: Конституционный суд не нашел противоречий с Основным законом в нормах, позволяющих изымать в пользу государства имущество, если оно приобретено на доходы, зако...

Шмаре и Маре в России не место, гоните их

Все люди чего-то боятся. И у каждого можно найти уязвимое место. Даже у такой наглой и безрассудной девицы, как Мара Багдасарян. У той самой Мары, которая единственная выжила в горящем а...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Jivoy Сегодня 09:06

    Для чего существуют фермы трупов

    После смерти нам больше не нужны тела, а науке и медицине они могут быть полезны. В США и Австралии физическую оболочку можно завещать «фермам тел» (bodyfarm). Там останки разлагаются в естественных условиях под открытым небом, а проведывают их только криминалисты. Думать о смерти и разложении – жутко. Но людей, готовых пожертвовать свои те...
    488
    Jivoy Вчера 18:17

    Новая вакцина Ростеха защитит от трех инфекций одним уколом

    Холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех выводит на рынок первую отечественную комбинированную вакцину для профилактики кори, краснухи и паротита у детей. Препарат, действующий по принципу «три укола в одном» позволит получить эффект иммунной защиты сразу от трех инфекций. Серийное производство вакцины начнется в 2020 году. Комбинирован...
    343
    Jivoy 13 ноября 16:05

    3D-принтеры позволят печатать сочные стейки не выходя из дома

    После успехов пищевой промышленности в сфере изготовления искусственного мяса для бургеров, искусственной свинины и даже искусственной курицы, технология готова двигаться дальше. Конечно, «фабричному» производству искусственного мяса еще есть куда расти, но технология готова стать доступной для самого широкого потребителя. К примеру, благодаря ра...
    253
    Jivoy 12 ноября 19:59

    Все смартфоны могут шпионить за владельцем. Или нет. :)

    В газете Известия вышла статья под названием "Всевидящее около: любой телефон выпущен уже со шпионской функцией". В статье утверждается, что российские инженеры доказали, что во всех процессорах ARM есть возможность негласно шпионить за пользователем. В статье нас пугают тем, что код, исполняемый в режиме Trust Zone, "имеет неограниченный д...
    1476
    Jivoy 10 ноября 15:54

    Цифра дня: сколько россиян ведут здоровый образ жизни

    Росстат впервые оценил число россиян, которые ведут здоровый образ жизни. Оказалось, физически активных людей, которые правильно питаются и избегают вредных привычек, в России 12% — то есть каждый восьмой житель. Эти данные приводит РБК. В понимании Росстата зожник — это тот, кто не курит, пьет умеренно (не более 168 г чистого спирта в нед...
    1179
    Jivoy 10 ноября 14:46

    Лазеры для взлома устройств с голосовым управлением

    Достаточно обычные лазерные указки стали новым инструментом для взлома телефонов, планшетных компьютеров и других бытовых умных устройств, использующих технологии голосового управления. С дистанции, измеряющейся десятками или даже сотнями метров, лазеры способны дать команду устройствам на открывание дверей, совершение покупок в Интернете и на другие действия, ...
    1586
    Jivoy 9 ноября 15:28

    Как будут потрошить робота-доставщика от Яндекса

    Который раз уже читают такую тему, что мол «Яндекс» активно работает над беспилотным ровером, который предназначен для доставки мелких грузов в городской среде. В будущем аппараты подрядят на доставку заказов в сервисы «Яндекс.Еда», «Яндекс.Лавка» и «Беру». Я что-то не понял, а кто будет защищать этот ровер от Вас...
    1510
    Jivoy 9 ноября 10:16

    Китай вводит комендантский час в интернете для несовершеннолетних геймеров

    Санкции будут относиться ко всем несовершеннолетним игрокам в онлайн-игры, и состоят из трех пунктов: 1) для всех молодых людей моложе 18 лет - запрещено играть в онлайн-игры после 22-00 и до 08-00 2) ограничивается длительность - в будни можно играть не более 1,5 часов в день, и не более 3 часов в выходные дни 3) донаты ограничены 200 юанями (чуть менее ...
    1052
    Jivoy 8 ноября 22:20

    Развод у терминала. Какие мошеннические ловушки поджидают нас у банкомата

    Банкомат — это не только устройство для снятия наличных или быстрой оплаты коммунальных услуг. Банковские терминалы активно используют мошенники, наживающиеся на доверчивых и невнимательных гражданах. Рассказываем, чего следует опасаться при пользовании банкоматом.  Вытянуть фальшивку Этим летом аферисты успешно вносили в банкоматы так называемые ...
    4155
    Jivoy 8 ноября 20:06

    Японские военные спустили на воду подлодку с литий-ионными аккумуляторами

    Японская компания Kawasaki Heavy Industries (KHI) спустила на воду дизель-электрическую подводную лодку Toryu класса Soryu. Особенностью этой подлодки стали установленные на ней литий-ионные батареи. Об этом пишет Janes.com Технология позволит отказаться от обычных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, а также воздухонезависимого двигат...
    1975
    Jivoy 7 ноября 20:04

    Ученые изучили, каким был уровень океана 125 000 лет назад. Именно это ждет нас в будущем

    Во время последнего теплого периода на планете 125 000 лет назад, уровень Мирового океана поднялся на 10 метров по сравнению с современными показателями. По словам авторов научной статьи, опубликованной на днях в Nature Communications, именно это ждет нас в будущем, если не изменится траектория глобального изменения климата. Согласно результатам этого исс...
    2650
    Jivoy 5 ноября 20:52

    Зачем Apple превратила ваш айфон в нерабочий «кирпич»

    Понимаю, что ход был предсказуем, но тем не менее. Все, у кого есть пятые айфоны или старенькие айпады, что лежат выключенными в шкафу, больше не могут выходить с помощью них в интернет. В главном офисе еще на прошлой неделе дали распоряжение: тем, кто очень хочет вернуть прошлое и реанимировать гаджет, нужно до 4 ноября обновить систему до новейшей, иначе вид...
    4427
    Jivoy 4 ноября 12:10

    Безопасно ли стоять перед микроволновой печью?

    Микроволновая печь была одной из основных бытовых приборов для кухни на протяжении десятилетий, позволяя приготовить пищу без особых усилий за считанные минуты. Однако как близко можно находиться рядом с устройством без вреда для здоровья? Оказывает ли на нас какое-то влияние микроволновое излучение из печи? Давайте попробуем вместе разобраться в данной стат...
    2686
    Jivoy 4 ноября 09:15

    Создан новый квантовый коммуникационный чип, размеры которого в 1000 раз меньше размеров других подобных устройств

    Исследователи из Технологического университета Наньянга (Nanyang Technological University), Сингапур, разработали и изготовили опытный образец нового чипа, предназначенного для использования в области квантовых коммуникаций. Самым интересным во всем этом является то, что объем, требующийся для размещения этого чипа и сопутствующей ему инфраструктуры, в тысячу раз ...
    1496
    Jivoy 3 ноября 16:00

    Голикова признала, что во многих регионах оптимизация здравоохранения прошла неудачно

    Вице-премьер Татьяна Голикова признала, что оптимизация здравоохранения во многих регионах страны прошла неудачно. Об этом она заявила в интервью программе «Москва. Кремль. Путин» на канале «Россия-1 (ВГТРК).   «Конечно, во многих регионах оптимизация была проведена, прямо скажем, неудачно», — считает Голикова (цитата по...
    1411
    Jivoy 2 ноября 08:51

    Переворот в диетологии: пищевая синергия! Запишите пары и повесьте список на холодильник

    По мнению ведущих ученых США, Германии, Израиля и России, неко­торые традиционные комбинации продуктов в блюдах американ­ской, итальянской, японской и т.д. кухни объясняются именно тем, что на протяжении веков повара и домохозяйки инстинктивно чув­ствовали или на практике выясня­ли их огромную пользу. «Эти соче­тания выдержали испытание в...
    5865
    Jivoy 31 октября 17:12

    Ледники швейцарских Альп стремительно тают: сравнение фотографий с разницей в 100 лет

    Как не странно это звучит, но проблемы, связанные с глобальным потеплением, с одной стороны вызывают небывалый резонанс в современном обществе, а с другой – мало кто понимает что происходит. Чтобы наглядно показать, что это не очередные «страшилки» экологов, мы решили собрать фотографии альпийских ледников, сделанные неравнодушными исследователям...
    2299
    Jivoy 30 октября 14:45

    Не верьте ушам своим. Опасное изобретение по копированию голоса

    Удивился тому, что Тимур Бекмамбетов оказывается владеет компанией Screenlife Technologies, которая в свою очередь создала искусственный самообучающийся интеллект Vera Voice, который умеет разговаривать голосом любого человека. Вот посмотрите, как имитируется голос Путина, Собчак, Познера...  Как сообщается, в основе технологии — «ансамб...
    2289
    Jivoy 29 октября 17:42

    Распространённый антибиотик оказывает парадоксальное влияние на память

    Известный антибиотик оказал неожиданное воздействие на процессы формирования человеческой памяти. У людей, переживших серьёзные психологические потрясения (военные конфликты, насилие, смерть близких) нередко развивается состояние, которое психиатры называют посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). В норме наша память обладает защитными механизмами, ко...
    3067
    Jivoy 28 октября 20:12

    Создан материал, эффективно поглощающий атмосферный CO2 и превращающий его в полезные органические соединения

    Японские ученые нашли новый способ, который поможет бороться со все увеличивающейся концентрацией углекислого газа в земной атмосфере. Ключом этого способа является специальный пористый полимерный материал (porous coordination polymer, PCP), наполненный ионами цинка, который эффективно поглощает CO2 из атмосферы и, не расходуя большого количества энергии, трансфор...
    1576
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика