• РЕГИСТРАЦИЯ

Химики ускорили реакцию «раскачиванием» химической связи лазером

4 918

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

Слышите гул? Это гудит ливийский экспресс!

  " ...Ведь от тайги до британских морей                                        &...

Скованные одной сетью: "Нет России"

Намедни даже "Коммерсант", описывая ежегодное шествие левых партий, прошедшее в День защитник Отечества в Москве, удивился:"Если бы не обилие красного цвета и не портреты Сталина, ...

США и коронавирус: три неудобных вопроса

Давайте зададимся вопросом: что в реальности может стоять за словами заместителя Государственного секретаря США по вопросам Европы и Евразии Филиппа Рикера, прямо объявившего нашу стран...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...
    Jivoy 25 февраля 17:56

    Италию поразил коронавирус, сотни зараженных за сутки

    Москва. 24 февраля. INTERFAX.RU - Число подтвержденных случаев заражения остроинфекционным коронавирусом Covid-19 в Италии достигло 203, четыре человека скончались, сообщает в понедельник итальянская газета La Repubblica. Большинство случаев заражения - 165 пациентов - выявлены в итальянской области Ломбардия. Кроме того, вирус распространился в областях Вен...
    1543
    Jivoy 24 февраля 19:44

    Популярный способ избавления от вирусов сочли неэффективным

    Эксперты по безопасности не рекомендуют пользователям перезагружать свои компьютеры после заражения вымогательским ПО, поскольку ситуация может стать только хуже в определенных обстоятельствах. Перезагрузка может привести к перезапуску прерванного процесса шифрования файлов и потенциальной потере ключей шифрования, хранящихся в памяти. Исследователи рекомендуют...
    1289
    Jivoy 24 февраля 19:12

    Арктическая осцилляция - причина аномально теплой зимы-2019/2020

    В Европе в январе температура воздуха была на 3,1 градусов выше средней. Фото: Страна Метеорологи объяснили, почему нынешняя зима стала аномально теплой. Причиной этого стало явление под названием "Арктическая осцилляция", которое и удержало холод на Северном полюсе. При этом ученые говорят, что это явление редко может длится так долго, как в это...
    1350
    Jivoy 22 февраля 16:40

    15 малоизвестных фактов об СВЧ-печах

    Микроволновые печи – обязательная и необходимая составляющая каждой современной кухни. Это устройство существенно облегчает жизнь, позволяет быстро разогреть пищу и даже приготовить некоторые блюда. Всем пользователям известны общие правила эксплуатации, например, что нельзя ставить в микроволновку блюда с позолотой, но на самом деле это далеко не все, что в...
    3739
    Jivoy 21 февраля 12:20

    Космодром вышел в плавание: "Морской старт" начали переправлять из США в Россию

    В декабре прошлого года разрешение на перебазирование "Морского старта" в Россию дал Госдепартамент США. Началось перебазирование плавучего космодрома "Морской старт" из американского порта Лонг-Бич на Славянский судоремонтный завод в российском Приморье, сообщает РИА Новости. Платформу Odyssey проекта "Морской ст...
    1306
    Jivoy 20 февраля 10:47

    Вещество, которое изменит мир

    Недавно я вернулся из Новосибирска, где своими глазами увидел единственное в мире промышленное производство вещества, которое уже меняет наш мир к лучшему. Компания OCSiAl стала первым российским стартапом-единорогом, который оценивается более, чем в миллиард долларов. OCSiAl производит одностенные графеновые нанотрубки - вещество, значительно улучшающее сво...
    5030
    Jivoy 20 февраля 10:35

    Мигранты осядут в Украине

    В Украине за последние четыре года наблюдается катастрофическое маловодие. Водоемы наполняются максимум на 70% против нормы. Это приводит к изменению их гидрологического цикла, а также способствует интенсивному загрязнению. Разрешенные сбросы загрязненных (вторичных, очищенных и слабоочищенных) вод рассчитываются исходя из наполняемости водоема на 100%. По...
    1630
    Jivoy 19 февраля 09:27

    В Индии обнаружили месторождение лития и собрались выйти в лидеры по производству литиевых батарей

    В Индии заявили о том, что страна в ближайшее время может сделать существенный шаг вперёд в области энергетики и развития электротранспорта. Такие заявления прозвучали после обнаружения примерно в 100 км от Бангалора месторождения лития. Залежи находятся близ населённого пункта Мандиа. По оценкам представителей подразделения комиссии по атомной энергии, месторожд...
    642
    Jivoy 18 февраля 15:43

    Новые пероскиты удешевили управление лазерными лучами в промышленности

    Новые пероскиты удешевили управление лазерными лучами в промышленности. Новый метод позволяет управлять лучом света за долю стоимости современной технологии и позволит удешевить производство телекоммуникационного и медицинского оборудования, а также потребительской оптоэлектроники. Работа исследователей из Сиднейского университета опубликована в журнале ...
    213
    Jivoy 14 февраля 22:11

    КамАЗ и МАДИ протестируют беспилотные автомобили на общих дорогах

    КамАЗ и МАДИ протестируют беспилотные автомобили на общих дорогах. Об этом пишут «Ведомости» со ссылкой на представителей компании «Глонасс» и источник, близкий к Минпромторгу.   Представители КамАЗа отказались от комментариев. Московский автомобильно-дорожный университет (МАДИ) ранее получил специальный сертификат от Ф...
    319
    Jivoy 14 февраля 20:50

    Нейросеть научилась распознавать узлы в полимерах

    Ученые проверили способность нейросетей классифицировать возникающие в химии полимеров узлы. Исследователи протестировали несколько различных архитектур, лучшая из которых показала правильное распознавание в 99 процентов случаев при анализе циклических молекул из ста сегментов. Такой точности уже сегодня достаточно для некоторых применений, а в случае прогресса в ...
    265
    Jivoy 13 февраля 16:08

    Зеленский подписал закон, разрешающий частным компаниям осваивать космос

    Владимир Зеленский подписал Закон "О внесении изменений в Закон Украины "О внесении изменений в некоторые законы Украины относительно государственного регулирования космической деятельности"" № 143-их, принятый парламентом 2 октября 2019 года. "Закон создает условия для развития отечественной космической отрасли, повышения ее инвестицио...
    364
    Jivoy 12 февраля 13:57

    Отчёт Евросоюза: связь пятого поколения несёт в себе массу киберугроз

    Государства – члены Европейского Союза – опубликовали совместный отчёт об оценках рисков, связанных с использованием 5G-технологий, в котором подчёркнуты повышенные риски в сфере безопасности, требующие нового подхода к защите телекоммуникаций. До недавнего времени в странах ЕС игнорировали давление со стороны США, призывавших бойкотировать китайску...
    524
    Jivoy 12 февраля 12:57

    Уникальная российская технология виртуального конструирования ювелирных изделий

    Когда люди видят словосочетание «не имеет аналогов в мире» или «уникальная технология» в отношении к чему-то российскому, то обычно улыбаются и с большой иронией относятся к этому. Считают, что это «уникально» потому, что никому не нужно или «без аналогов» потому, что сугубо российская специфика. Ну может быть еще ...
    811
    Jivoy 12 февраля 09:31

    Виски защищает от онкологии, выяснили израильские ученые

    В попытке выяснить, полезны алкогольные напитки или вредны, исследователи постоянно ищут доказательства. Или опровержения. И вот вердикт по виски. Исследования доказали, что виски может быть и полезен для нашего здоровья. В умеренных количествах, конечно. Виски богат эллаговой кислотой, которую также можно найти в большинстве фруктов, пишет Wide Open ...
    1643
    Jivoy 11 февраля 21:14

    ИИ как главный помощник человека: от распознавания объектов до компьютерных игр

    На современном рынке онлайн-сервисов все чаще звучат слова о высоких технологиях. Они предугадывают желания пользователя и делают всё, чтобы максимально упростить его жизнь. Сегодня ИИ проник уже во все сервисы — от почты до распознавания объектов на изображении, став одной из главных технологий, автоматизирующих рутинные действия, помогающих человеку в бытовой ...
    311
    Jivoy 11 февраля 20:08

    Россия запустила крупнейшее в мире производство графеновых нанотрубок

    Российская компания OCSiAl, выделившаяся из портфельной группы компаний «Роснано», запустила в Новосибирске Graphetron 50 — крупнейшую в мире установку по синтезу графеновых нанотрубок, кардинально изменяющих характеристики различных материалов. Graphetron 50 — крупнейшая в мире установка по синтезу графеновых нанотрубок — вторая у...
    1550
    Jivoy 11 февраля 18:55

    Впервые получен высокотемпературный молекулярный магнитоэлектрик

      Long et al. / Science, 2020 Исследователи получили новый магнитоэлектрик, то есть материал, обладающий одновременно магнитными и электрическими свойствами. Такая комбинация характеристик впервые наблюдается в молекулярном материале при комнатной температуре. Возможность управлять одним свойством посредством другого открывает для таких многофункциональ...
    482
    Jivoy 11 февраля 18:51

    Компьютер научился предсказывать эффективность антидепрессанта по ЭЭГ

      Amit Etkin et al. / Nature Biotechnology, 2020 Американские ученые разработали алгоритм, который может предсказать эффективность курса антидепрессанта сертралина по активности головного мозга в состоянии покоя. Для этого они обучили регрессионную модель на ЭЭГ 309 пациентов, половине из которых прописали курс препарата, а половине — плацебо. Ока...
    317
    Jivoy 11 февраля 13:50

    Илон Маск призвал всех удалиться из Facebook

    Основатель SpaceX и Tesla Илон Маск (Elon Musk) призвал всех удалиться из крупнейшей соцсети Facebook и назвал её «отстойной». Своим мнением предприниматель, как обычно, поделился в Twitter. Он ответил на твит американского актёра и режиссёра Саши Барона Коэна (Sacha Baron Cohen). Тот заявил, что Facebook является монополистом, а глава компании &mda...
    813
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика