• РЕГИСТРАЦИЯ
Jivoy
8 января 2018 г. 19:11 756 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

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Jivoy
    20 марта 15:41

    Переход от использования жидкого электролита в аккумуляторных батареях к твердотельному открывает перспективы создания более компактных, долговечных и надёжных батарей

    Людям не слишком много нужно от аккумуляторов: обеспечивать электричество тогда, когда в нём есть необходимость; быстро перезаряжаться; и не воспламеняться. Череда самовозгораний сотовых телефонов в 2016 году породила среди потребителей недоверие к литий-ионным батареям, появление которых в своё время позволило обеспечить бурное развитие современной портативной...
    -->
    931
    Jivoy
    20 марта 10:08

    Американский регулятор освободит частоты «терагерцевого диапазона» для тестирования 6G

    Федеральная комиссия по связи США (FCC) приняла решение очистить так называемые экспериментальные частоты (от 95 ГГц до 3 ТГц) для тестирования технологий связи и передачи данных следующего поколения — 6G. Об этом говорится в сообщении на сайте ведомства. До сих пор частоты «терагерцевого диапазона» считались бесполезными, однако они...
    -->
    1350
    Jivoy
    19 марта 18:19

    Российский научный фонд возобновил финансирование 550 научных проектов

    Российский научный фонд (РНФ) получил субсидию в размере 7,3 млрд рублей — это позволит ему возобновить финансирование научных проектов, которое было приостановлено в конце февраля 2019 года. Об этом пишет «Коммерсант». РНФ перестал финансировать из бюджета более чем 300 научных проектов 27 февраля на неопределенный срок. В результат...
    -->
    473
    Jivoy
    19 марта 14:49

    Россиян могут заставить давать опровержения фейковых сообщений в соцсетях

    Требовать опровержения можно не только у средств массовой информации, но и у гражданина, который распространил клевету. © Фото: Jaap Arriens, ZUMAPRESS.com, Globallookpress Российские суды начали обязывать граждан публиковать на своих страницах в социальных сетях опровержения собственных постов в случае, если в них доказано наличие клеветы. Об этом сооб...
    -->
    301
    Jivoy
    19 марта 14:48

    Посмотрите, как нейросеть NVidia создает реалистичные пейзажи из простейших рисунков

    Компания NVidia на выставке GTC 2019 представила нейросеть, способную превратить любой схематичный рисунок в фотореалистичное изображение за несколько секунд. Об этом пишетTechCrunch. Генеративная состязательная нейросеть GauGAN является демонстрацией возможностей нейросетевой платформы NVidia, но при этом представляет собой отдельное приложение. С помо...
    -->
    1139
    Jivoy
    19 марта 14:41

    Скоро все будут художниками

    Ну. а что. Сейчас уже все стали фотографами и даже не стесняются говорить об этом. А скоро все в соцсетях будут писать, что они художники. Нейросеть от Nvidia, превращающая примитивные скетчи в фотореалистичные пейзажи:   Наверняка будет какая то кнопочка, чтобы делать не фотореалистичные, а например картину маслом или акварелью. Вуаля и ты сбацал наст...
    -->
    871
    Jivoy
    19 марта 13:08

    Когда коту делать нечего, он ... (с)

    Emma Haruka Iwao Почему эта девушка(?) такая довольная? А потому, что она только что рекордно продлила число Пи! Сотрудница Google Эмма Харука Ивао вычислила число Пи с точностью до 31,4 триллиона знаков после запятой.  Таким образом она обновила мировой рекорд. Прошлое достижение составляло 22 триллиона знаков после запятой. Для расчето...
    -->
    641
    Jivoy
    18 марта 16:39

    Может ли разряженный аккумулятор «убить» генератор?

    Бывает такая ситуация, что аккумулятора вот вот хватает чтобы завести автомобиль или более того - заводим "прикуривая" понимая, что аккумулятор сел полностью. Бытует такое мнение, что это угробит генератор... В сети Интернет можно найти разные варианты ответов на этот вопрос – от категорического «нет, генератору ничего не будет» д...
    -->
    1191
    Jivoy
    17 марта 10:56

    Функциональные алкоголики

    Мы уже не раз обсуждали вред и пользу алкоголя. Но более подробно про функциональных алкоголиков и не говорили. Пить вредно, а не пить тоже вредно? Скорее не пить вредно, это девиз и ответ всех функциональных алкозависимых. Итак, кто они, функциональные алкаши? Алкоголик, тот кто страдает алкоголизмом а это разновидность токсикомании вызывающая психическую и физич...
    -->
    1105
    Jivoy
    15 марта 16:11

    Дроны, которые «цепляются за ветку» как птицы, могут летать гораздо дольше

    Это птица! Это дрон! Нет, на самом деле это дрон, который может цепляться как птица. Летучие мыши способны зависать вверх ногами, уцепившись за что-нибудь; птицы цепляются за насест и спокойно сидят на нем хоть всю ночь. Вот так и новые дроны могли бы использовать эту технику экономии сил, хватаясь за что-нибудь. «Уцепиться и отдохнуть — это способ снизить...
    -->
    462
    Jivoy
    15 марта 08:29

    Топ-10 худших технологий XXI века по версии MIT Technology Review

    Редакторы издания MIT Technology Review, которое существует при Массачусетском технологическом институте, составили список худших технологий, изобретенных в XXI веке. «Технологии, которые придуманы с благими намерениями, терпят крах из-за того, что они в корне ошибочны или просто потому, что опережают свое время?» — рассуждают редакторы. Издание &quo...
    -->
    1335
    Jivoy
    14 марта 12:40

    Имбиpь пoмoжeт бpocить куpить

    Κуpящeму чeлoвeку пpocтo нeoбхoдим этoт пpoдукт, и дeлo здecь нe тoлькo в eгo вкуcoвых cвoйcтвaх. Βитaмины, микpoэлeмeнты, нeзaмeнимыe aминoкиcлoты, бoльшoe кoличecтвo эфиpных мaceл в имбиpe пoмoгут ocтaвить пaгубную пpивычку. * Β имбиpe пpиcутcтвуют opгaничecкиe coeдинeния, кoтopыe cущecтвeннo cнижaют coдepжaниe липидoв в кpoви, пpeпятcтвуя тaк...
    -->
    1869
    Jivoy
    11 марта 17:59

    Норвегия перерабатывает 97% пластиковых бутылок. Ее метод впечатляет

    В чем Норвегия преуспела лучше всех других стран, так это в переработке пластиковых отходов. Если в США уровень повторного использования пластика достигает только 30%, то в стране Северной Европы этот показатель достигает невообразимых 97%, причем в окружающую среду попадает только 1% отходов. Таких результатов удалось добиться благодаря компании Infinitum, которая пр...
    -->
    1345
    Jivoy
    11 марта 17:52

    Нейробиологи предсказали выбор человека за 11 секунд до принятия решения

    Нейробиологи из Университета Нового Южного Уэльса доказали, что мозг совершает выбор между двумя альтернативами задолго до того, как человек успевает это осознать. Исследование ученых опубликовано в журнале Scientific Reports.   Ученые проводили исследования на 14 добровольцах, которые находились в томографе. Им показывали две картинки —...
    -->
    711
    Jivoy
    11 марта 13:46

    Внешний SSD-накопитель год спустя

    Я уже давно хотел завести компактное хранилище всех ценных личных файлов, которое всегда можно носить с собой и использовать на разных компьютерах для работы прямо на этом хранилище, не копируя информацию на диски компьютеров. Первый эксперимент со 128-гигабайтной флешкой закончился неудачей - флешка в таком режиме не прожила и полугода (судя по всему, флешки не ра...
    -->
    2944
    Jivoy
    10 марта 14:59

    Что будет, если перестать есть сладкое

    Все мы знаем, что излишнее употребление сахара очень вредит организму. Диабет — белая смерть, чума нашего времени. Поскольку многие продукты питания содержат очень много сахара в своем составе для усиления вкуса, человек привык ежедневно превышать допустимую норму глюкозы в несколько раз! Утверждается, что после отказа от сладкого вы станете… &h...
    -->
    4343
    Jivoy
    10 марта 14:48

    Каким маслом можно испортить кашу?

    Традиционно жирная еда представляется нам более вкусной. Ветчина, свиная рулька, бутерброд с салом, жареная утка, майонез, сливки - все эти продукты содержат огромное количество жиров. К нашему сожалению, это вредно для организма человека. Сердечно-сосудистая система, заболевания которой являются первейшей причиной смерти пациентов во всём мире, негативно реагируе...
    -->
    1193
    Jivoy
    10 марта 11:22

    Блины-убийцы

    Практически каждый год со всех краёв России приходят новости о трагических происшествиях, случившихся на весёлых масленичных гуляньях. Не стал исключением и 2019, ещё не закончилась неделя, а уже скончался чемпион по поеданию блинов во Владимире. И этот случай совсем не уникален -- костлявая длань смерти собирает свой урожай каждую Масленицу. Происходит это как...
    -->
    2251
    Jivoy
    10 марта 10:32

    Напечатал, вставил, пошел. Создан прорывной метод лечения сложных переломов

    МОСКВА, 10 мар — РИА Новости. Согласно исследованию отечественных ученых, чаще всего россияне ломают кости голени и руки. Сложных переломов, когда одновременно повреждены несколько костей, — примерно один процент. Сильнее всего страдают позвоночник, крестец, череп, кости таза и шейки бедра. До недавнего времени лучшим прогнозом для подобных пациентов с...
    -->
    1439
    Jivoy
    10 марта 10:22

    Дневное голодание

    Считается, что кратковременное воздержание от пищи способно помочь в лечении многих заболеваний, очистить организм и даже уменьшить биологический возраст. Так ли это на самом деле? Несмотря на то, что такая практика существует на протяжении долгих лет и некоторые врачи выступают за однодневное голодание, польза и вред такого ограничения неоднозначны. Что же вызыв...
    -->
    2442
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика