• РЕГИСТРАЦИЯ
Jivoy
8 января 19:11 694 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

    Jivoy
    19 октября 16:54

    Вся соль в адаптере

    Адаптеры и переходники для смартфонов зачастую становятся для нас лишь ненужными проводами, которые легко можно где-то забыть или потерять. Тем не менее эти периферийные устройства помогут вам использовать смартфон на все 100%. Вот 5 полезных функций смартфонов, которые возможны благодаря адаптерам. Выведение изображения на большой экран С такими технологиям...
    -->
    3176
    Jivoy
    18 октября 20:30

    Наше тело — самая продуманная система в мире

    Наше тело состоит из «пазлов». Различных систем и подсистем, которые защищают от угроз, дарят способности и позволяют выжить в смертельно опасных ситуациях. Это самые продуманные, уникальные и невероятные изобретения, которые смогла придумать природа. И убедиться в этом просто, если взглянуть на привычные вещи с непривычной стороны. 1. Ваш язык совершае...
    -->
    2977
    Jivoy
    18 октября 19:51

    Ученые установили дату первого всемирного потопа

    Это была самая страшная катастрофа на планете, уничтожившая три четверти всего живого на Земле. Однако ни один человек не пострадал – людей тогда еще не было. Катаклизм случился 200 млн лет назад. Как пишет журнал Spiegel, под немецким Тюбингеном ученые обнаружили следы гигантского цунами, которое было настолько разрушительным, что его возникновение спровоц...
    -->
    2870
    Jivoy
    18 октября 19:45

    Поедая глазами: виртуальная реальность меняет ощущение вкуса

    Люди наслаждаются не только сладким, острым и солёным вкусом пищи — при этом на них также влияет окружающая обстановка. Учёные из Корнельского университета, занимающиеся вопросами питания, использовали виртуальную реальность чтобы показать, как восприятие реальной пищи людьми может меняться в зависимости от окружающей их обстановки. «Во время еды мы не ...
    -->
    319
    Jivoy
    18 октября 16:35

    Как выглядит человек в эхолокационных сигналах дельфинов

    Дельфин обладает недостижимой для созданных человеком приборов эффективностью гидроакустической локацией. Он лоцирует дробинку, упавшую в воду на расстоянии 15м; различает размеры предметов одинаковой формы, отличающиеся на единицы процентов, их материал; различает подобно томографу детали внутреннего строения объектов, находящихся в воде или в слое ила, их форму ...
    -->
    2809
    Jivoy
    17 октября 20:33

    Найден новый тип нейронов в участке мозга, который отвечает за сознание

    Группа биологов из США и Венгрии обнаружила в коре головного мозга новый тип нейронов. Об этом пишет The Next Web. Ученые Сегедского университета и Института Аллена обнаружили новый тип нейронов, которые получили название rosehip cells (клетки шиповника) за внешнее сходство с этим растением, в ходе анализа коры больших полушарий человеческого мозга. ...
    -->
    1551
    Jivoy
    17 октября 20:30

    Быстрая и точная оценка магнитного поля Земли способна предупредить о стихийном бедствии

    Исследователи в Токийском столичном университете применили методы машинного обучения для быстрой и точной оценки локального магнитного поля Земли на основе данных измерений, полученных во многих точках, что в принципе позволяет обнаружить изменения, вызванные землетрясениями и цунами. Модель на основе глубокой нейронной сети была разработана и обучена на имеющихся дан...
    -->
    513
    Jivoy
    17 октября 17:09

    Прозрачный алюминий

    Новость о том, что ученые изобрели «прозрачный алюминий» (Transparent Aluminum Armor), не нова. Однако говорить о том, что много кто знает об этой новости еще рано, поэтому сегодня почитайте об этом интересном и получившем значительное практическое применение открытии. Открытие получило название AION или оксинитрид алюминия и является соединением ал...
    -->
    2910
    Jivoy
    16 октября 20:50

    Алюминий с титановой прочностью

    Радует, что наши научные разработки не стоят на месте. В НИТУ «МИСиС» разработали упрочняющие модификаторы для 3D-печати изделий из алюминиевых композитов для аэрокосмической промышленности. Ученые НИТУ «МИСиС» предложили технологию, позволяющую в 2 раза увеличить прочность композитов, полученных с помощью 3D печати из алюминиевого порошка ...
    -->
    2660
    Jivoy
    16 октября 17:48

    Греф назвал физматшколы пережитком прошлого

    Узкоспециализированные "математические" школы, в которых детей пичкают одним предметом, это пережиток прошлого, а математики и программисты в будущем будут все меньше и меньше востребованы, считает глава Сбербанка Герман Греф. "Когда мы пытаемся сказать, что мы сейчас будем развивать специальности "математик" и ...
    -->
    4297
    Jivoy
    16 октября 14:53

    Winamp возвращается

    Легендарный Winamp, возвращается. Уже в 2019 году мы увидим новую жизни, знакомого всем Винампа. Это целая эпоха и ностальгия о тех временах, когда трава была зеленее. А компьютеры согревали ламповыми мониторами. Не один рабочий стол не обходился без ярлычка этого проигрывателя. Простота и удобство использования, привязывали после первого использования. И вот о...
    -->
    2197
    Jivoy
    16 октября 13:11

    Теория шести рукопожатий

    Если честно не особенно то я верю во все это, но такая теория есть. Впервые идею о том, что любые два человека в мире могут быть соединены последовательностью личных контактов и что эта цепочка в большинстве случаев будет составлена из определенного числа (а именно — из пяти) звеньев, сформулировал венгерский писатель Фридеш Каринти. Его рассказ, написанн...
    -->
    1139
    Jivoy
    16 октября 12:03

    Музыкальный проигрыватель Winamp перезапустится после пяти лет отсутствия обновлений

    Компания хочет сделать из него сервис, в котором можно слушать всё: музыку, радио, подкасты. Объявление на сайте Winamp Бельгийская Radionomy Group перезапустит музыкальный плеер Winamp, который не обновлялся с 2013 года. Об этом TechCrunch рассказалгендиректор компании Александр Сабунджан (Alexandre Saboundjan). По его словам, новая версия Wina...
    -->
    1289
    Jivoy
    15 октября 19:09

    На Земле начинается образование нового континента?

    Огромная трещина в земле неожиданно появилась в юго-западной Кении, и она может быть первым признаком того, что Африка со временем разделится на два континента. По крайней мере, такая версия существует у некоторых ученых. Местный информационный источник Daily Outlet говорит, что трещина в некоторых местах достигает в глубину около 15 метров, а в ширину — ...
    -->
    2653
    Jivoy
    15 октября 12:33

    Американцы ищут «закладки» китайцев

    Вы же в курсе, что сейчас уже не Россия главный хакер для США, а Китай. Уже вопрос с Южно-китайским морем острее, чем с Крымом. Ну, а обвинения во взломах и влияния на выборы теперь только сыплются на Китай. Не так давно в США имел место скандал, связанный с тем, что многие крупные компании, такие как Amazon, Apple и другие, плюс некоторые военные подрядчики с ...
    -->
    1145
    Jivoy
    14 октября 13:44

    Мифы о здоровье, которыми нас пугали в детстве

    Какой только ерунды в детстве я не слышал, пока дорос до сознательного возраста. Нервные клетки не восстанавливаются, жвачка в животе так и останется в желудке, если ее проглотить, а ведь некоторые наши знакомые и родственники до сих пор в это верят. Время разрушать мифы! И заодно разобраться, насколько правдивы народные истины о здоровье. По поводу шоколада, н...
    -->
    2141
    Jivoy
    14 октября 13:05

    Как ваше тело пытается сообщить вам о поврежденной печени

    Именно благодаря этим 12-ти способам вы можете сразу же узнать, что что-то не так. Повреждение печени может не контролироваться годами, а совокупный ущерб может в конечном итоге привести к общему сбою. Это самый большой внутренний орган, и ему нужна ваша помощь, чтобы оставаться здоровым. Печень может восстанавливаться, и она очень эластична. Это означает, что она ...
    -->
    8949
    Jivoy
    14 октября 09:17

    Сон «по заказу»: возможно ли это?

    Чтобы увидеть во сне желаемый сюжет, «просыпаться внутри», как делал это герой фильма «Начало», не обязательно. Можно выбрать место и персонажей заранее, а затем насладиться спонтанным развитием сюжета. Как? Объясняет юнгианский аналитик Лев Хегай. Три фактора, которые помогут «заказать» сон Некоторые «заказывают»...
    -->
    1891
    Jivoy
    14 октября 08:50

    Интересное о мозге

    Наш мозг потрясающий. Он может помочь нам достичь наших пределов, выполнить самые заветные мечты и выполнить самые сложные задачи. 1. Для нашего мозга нет никакой разницы между реальностью и воображением. Наш мозг реагирует на каждую мысль, будь то истина или вымысел. Вот почему люди, которые видят все в розовом цвете, счастливее, и поэтому наше тело принимает...
    -->
    2016
    Jivoy
    13 октября 17:20

    Появился материал, который ремонтирует сам себя

    Материал, сконструированный инженерами из MIT, может вступать в реакцию с углекислым газом и увеличить, усилить и даже отремонтировать себя. Ученые уже предлагают использовать этот полимер для больших конструкций или создания защитных покрытий, которые постоянно будут регенерироваться. Последний образец материала представляет ...
    -->
    1040
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика