• РЕГИСТРАЦИЯ

Химики ускорили реакцию «раскачиванием» химической связи лазером

4 968

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

    На волю - в Россию: сбежавший из США полицейский о том, что происходит

    Бывший американский полицейский Марк Дуган стал изгоем на родине, когда принялся обличать правоохранительную систему Штатов. За ним устроило охоту ФБР, и он был вынужден бежать – в Росс...

    Путин будет править до 2036 года. И что?

    ✔ Возвращаясь сегодня домой, обратил внимание на мокрую, резвящуюся возле дороги детвору. Как же я мог забыть? Ведь сегодня День Ивана Купалы! Когда я остановил машину, и мне навстречу ...

    Картинки 7 июля 2020 года
    • Rediska
    • Вчера 09:47
    • В топе

    1 2 3 4 5 Реклама 6 7 8 9 10 https://chern-molnija.livejournal.com/4695506.html

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Jivoy Вчера 19:12

      Атомный «швейцарский нож» точно измеряет материалы для квантовых компьютеров

      Ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали новый прибор «три в одном», который может одновременно выполнять три вида измерений в масштабе атомов. Вместе эти измерения могут открыть новые знания о широком спектре специальных материалов, которые имеют решающее значение для разработки квантовых компьютеров следующего поколени...
      147
      Jivoy 6 июля 18:50

      Россия начала строительство самого мощного атомного ледокола в мире

      О начале постройки головного ледокола «Лидер» со ссылкой на заявление «Роснефти» сообщил ТАСС. Как отмечает агентство, в блоке корпусных производств предприятия «Звезда» провели резку первых деталей корпуса будущего судна. Ледокол назвали «Россией». ТАСС напоминает, что соглашение, предполагающее построй...
      608
      Jivoy 3 июля 14:26

      Яндекс объявил лауреатов премии имени Ильи Сегаловича

      Яндекс опубликовал список лауреатов премии имени Ильи Сегаловича, которая ежегодно присуждается за особые достижения в компьютерных науках. В 2020 году награды были удостоены 12 человек, говорится в сообщении компании. Премия Ильи Сегаловича, сооснователя Яндекса и директора компании по технологиям, была учреждена в 2019 году....
      169
      Jivoy 3 июля 14:25

      ИИ может принимать необдуманные дорогостоящие решения: математики знают, как это исправить

      Исследователи из Университета Уорика вместе с коллегами из Имперского колледжа Лондона и лабораторией Sciteb нашли математическое решение, которое поможет банковскому и финансовому сектору контролировать систему искусственного интеллекта (ИИ) от принятия потенциально дорогостоящих и коммерческий невыгодных решений. Информация о работе появилась в журнале Roy...
      372
      Jivoy 1 июля 13:29

      В России запатентовали энергоустановку для базы на Луне

      Как сообщает ТАСС, ученые из Курчатовского института запатентовали систему, которую можно будет применять для преобразования тепловой энергии в электрическую. В основе идеи — два замкнутых контура, один из которых обладает солнечным коллектором, теплообменником горячего спая и циркуляционным насосом. При попадании солнечного света на коллектор тепл...
      666
      Jivoy 28 июня 22:36

      Роскосмос раскритиковал корабль Илона Маска: что не так с этой критикой?

      Российская космическая корпорация назвала три проблемы корабля Crew Dragon компании SpaceX. Однако внимательный разбор этих проблем показывает неожиданное: все они не являются проблемами. Что именно заставляет российскую космическую корпорацию придумывать недостатки своему основному конкуренту? Как ни странно, дело даже не в том, что он вытеснил Россию с рынка запуско...
      2110
      Jivoy 26 июня 20:02

      Черные дыры могут стать бесконечным источником энергии для технологически продвинутых цивилизаций

      Ученые из университета Глазго получили подтверждения достоверности одной теории, высказанной более пятидесяти лет назад, согласно которой очень развитая в технологическом плане внеземная цивилизация может использовать черные дыры в качестве практически неисчерпаемых источников энергии. Даже возможность проверки этой теории находилась длительное время за пределами ...
      675
      Jivoy 26 июня 10:10

      «Роскосмос» и Space Adventures впервые позволят туристу выйти в открытый космос

      Ракетно-космическая корпорация «Энергия» (входит в «Роскосмос») и американская компания Space Adventures подписали контракт, по которому они в 2023 году проведут частную экспедицию на МКС. В ней будет участвовать два туриста, один из которых выйдет в открытый космос вместе с профессиона...
      167
      Jivoy 25 июня 17:32

      Правительство хочет отменить нулевой НДС на продажу софта. Как это поможет IT-компаниям?

      Ранее, представители Минэкономсвязи заявили, что издержки IT-компаний компенсируют засчет снижение ставки налога на прибыль с 20% до 3%, а также объема страховых взносов — с 14% до 7,6%. Эту же информацию подтвердил накануне президент России Владимир Путин. Однако до сих пор не было известно, за счет будут покрыты издержки. Рассказываем, кто «заплатит...
      920
      Jivoy 24 июня 11:06

      Физик Лев Иоффе: "Квантовый компьютер может уничтожить всю современную банковскую систему"

      Научный сотрудник Лаборатории LPTHE CNRS (Париж) и Google, научный руководитель Международной лаборатории физики конденсированного состояния ВШЭ Лев Иоффе в интервью журналу "Огонёк", 2020. №24. Беседовала Елена Кудрявцева. — Лев Борисович, недавно президент США заявил, что увеличит в этом году расходы на квантовую информатику до 237 млн долларо...
      2544
      Jivoy 24 июня 10:36

      Технология Aqua-Fi — интернет для ныряльщиков

      Исследователи в Саудовской Аравии разработали технологию, получившую название Aqua-Fi, которая является очередным воплощением «подводного Интернета» и использует лучи света для высокоскоростной передачи данных. Использование этой технологии позволит в будущем управлять подводными аппаратами и получать от них видео в режиме реального времени без использ...
      250
      Jivoy 23 июня 19:03

      ИИ может помочь решить проблемы конфиденциальности, которые сам же и создал

      Невероятные успехи искусственного интеллекта не были бы достигнуты без наличия огромного количества данных. А распространение ИИ в маркетинге и самообслуживании транспортных средств, способствовало сбору все большего количества данных. Широкий спектр информации, порой конфиденциальной, собирается в огромные базы. Все это делает их заманчивыми целями, повышая риск нару...
      493
      Jivoy 23 июня 18:46

      Японский суперкомпьютер на ARM признали мощнейшим в мире

        Kodai Nakanishi / RIKEN Проект TOP500 опубликовал новый список из 500 мощнейших суперкомпьютеров, который впервые возглавил компьютер с процессорами на архитектуре ARM. Японский суперкомпьютер Fugaku имеет мощность 415,5 петафлопса, что в 2,8 раза выше, чем у предыдущего лидера Summit, который теперь на вто...
      781
      Jivoy 21 июня 22:03

      Какие у вас методы борьбы с воровством со счета мобильного?

      Каждый месяц я отключаю одну, две платные услуги на одном из сотовых операторов. Никакие предупреждающие СМС не приходят точно. Номер не мой, матери, потому перейти на другого оператора по некоторым причинам пока не могу. Деньги пытались умыкнуть с сотового телефона испокон веков. Сначала это были СМС, потом ММС и платные звонки. Теперь эта напасть лезет из интерн...
      1343
      Jivoy 21 июня 14:36

      Генератор текста OpenAI выпустят в ограниченный доступ. Раньше его считали слишком опасным

      Генератор текста OpenAI выпустят в ограниченный доступ. Раньше его считали слишком опасным, а эксперты предупреждали, что злоумышленники могут воспользоваться им для своих целей.   Лаборатория искусственного интеллекта OpenAI объявила о том, что их нейронная сеть для обработки естественного языка станет доступна для ограниченного распространен...
      1076
      Jivoy 20 июня 13:00

      5 самых опасных бактерий

      Нас повсюду окружают бактерии. Среди них встречаются те, которые помогают нам жить (например, переваривать пищу), но также и те, которые могут стереть часть населения с лица Земли. Хотя современная медицина уже научилась бороться с некоторыми возбудителями заболеваний, наиболее живучая часть бактерий в настоящее время все еще остается непобежденной. Есть среди них пят...
      1037
      Jivoy 15 июня 11:35

      Похоже Йеллоустоун проснется не скоро

      Сколько уже раз убеждался: в мире всё взаимосвязано. Ну, или почти всё, а то, что не взаимосвязано, так это только пока — пока не найдена связующая нить. Вот тут натолкнулся на свежую заметку в Daily Mail про Йеллоустоунский супервулкан. Разумеется, про «британских учёных», которые опять-таки произвели очередную сенсацию. Однако не всё так ...
      661
      Jivoy 9 июня 12:13

      Разлив топлива глазами «Ресурс-П» №1

      29 мая на площадке ТЭЦ-3 в Норильске лопнул резервуар. Из него вытекло дизельное топливо. 15 тыс. тонн попало в реки Далдыкан и Амбарная, еще 6 тыс. — в грунт. Экологи уже успели назвать случившееся одной из крупнейших экологических катастроф в истории Арктики. 4 июня российский спутник «Ресурс-П» №1 произвел съемку места ЧП. На опубликова...
      674
      Jivoy 7 июня 09:34

      Стало известно, когда в больницах появится новый препарат для спасения больных с тяжелой формой коронавируса

      Уникальное лекарство, разработанное в Санкт-Петербурге, уже одобрили в Минздраве Оригинальный препарат для лечения осложнений коронавируса поступит в больницы России до конца июня. Фото: пресс-служба компании BIOCAD Минздрав России одобрил препарат «Левилимаб» для лечения тяжелой формы коронавируса. Уникальное лекарство разработали...
      845
      Jivoy 5 июня 16:24

      Как вернуть здоровье после коронавируса: восемь важных советов

      Врач рассказал, какой должна быть реабилитация пациента Более двухсот тысяч человек в стране уже переболели новым коронавирусом. Почти четыреста пятьдесят тысяч болеют. Надеемся, что большинство из них поправится. Но восстановится ли здоровье полностью? Судя по многим публикациям, осложнения COVID-19 вызывают фиброз легких. И в начале эпидемии, на...
      1538
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика