飞秒级化学反应放缓至肉眼可见
研究主要作者凡妮莎·奥拉亚·阿古德洛和克里斯多夫·瓦拉胡博士站在实验中使用的飞秒悉尼纳米科学中心的量子计算机前。图片来源:澳大利亚悉尼大学 科技日报记者 张佳欣 据28日《自然·化学》杂志报道,学反澳大利亚悉尼大学的应放科学家首次使用量子计算机直接观察到一个对化学反应至关重要的过程,实现这一突破的缓至关键是将原过程速度从飞秒尺度减慢至毫秒尺度。 研究人员表示,肉眼了解分子内部和分子之间的飞秒这些基本过程,有助于在材料科学、学反药物设计或太阳能收集方面开辟新的应放可能性,还可帮助改进其他依赖于分子与光相互作用的缓至过程。 研究小组目睹了化学中一种常见的肉眼被称为“圆锥形交叉点”的几何结构引起的单个原子的干涉图案。 圆锥形交叉点对于快速光化学过程是飞秒至关重要的。自20世纪50年代以来,学反化学家们一直试图直接观察化学动力学中的应放这种几何过程,但由于涉及的缓至时间尺度非常快,直接观察它们是肉眼不可行的。 为了解决这个问题,研究人员使用量子计算机建立了一个系统,该系统能够将化学动力学从飞秒减缓到毫秒尺度,这种前所未有的突破使他们能够进行有意义的观察和测量。 在光化学反应中,如植物通过光合作用从太阳获得能量,分子以闪电般的速度传递能量,形成被称为圆锥形交叉点的交换区。这项研究减慢了量子计算机的动力学速度,并揭示了与光化学中的圆锥形交叉预测到的但未见过的明显特征。
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