Kwantowe mikrownęki sterują reakcjami, czyli o drodze do sukcesu
Zjawisko VSC zaobserwowano po raz pierwszy w 2016 roku, gdy cząsteczki umieszczono w specjalnej optycznej wnęce: mikroskopijnej przestrzeni między dwoma złoconymi lustrami. Ta konfiguracja tworzy środowisko, które oddziałuje z naturalnymi wibracjami cząstek. Przez lata mechanizm pozostawał niejasny, aż zespół, na czele którego stanął Pengfei Huo opracował kompleksową teorię wyjaśniającą te zależności. Nowy model łączy mechanikę kwantową z zaawansowanymi symulacjami komputerowymi.
Czytaj też: Koreański eksperyment z plazmą zaskoczył. Czy to przełom dla fuzji jądrowej?
Nasza praca może stanowić pierwszą w historii teorię opisującą obserwowane eksperymentalnie zjawiska. Mówi nam, że samo środowisko kwantowe może wpływać na chemię w sposób, który wcześniej uważaliśmy za niemożliwy — wyjaśnia Huo
Kluczową zaletą tej metody jest możliwość dokładnego regulowania szybkości procesów chemicznych. Poprzez zmianę parametrów w mikrownęce naukowcy mogą selektywnie przyspieszać lub spowalniać reakcje. To trochę jak dostrajanie akustyki pomieszczenia, by zmienić brzmienie instrumentu. Mówiąc krótko: same molekuły pozostają niezmienione, lecz ich zachowanie ulega modyfikacji. Według Huo ta nowa strategia może selektywnie spowalniać lub przyspieszać reakcję, oferując zmianę paradygmatu w chemii syntetycznej, która może znacząco wpłynąć na rozwój leków i syntezę materiałów.
Potencjalne korzyści przemysłowe i droga do praktycznego zastosowania
Jeśli technologia okaże się skalowalna, może przynieść wymierne efekty w różnych sektorach. Wśród potencjalnych beneficjentów dokonanego w ostatnim czasie postępu wymienia się zmniejszenie zużycia energii w przemyśle chemicznym, bardziej precyzyjną syntezę związków farmaceutycznych, obniżenie kosztów produkcji czy też ograniczenie negatywnego wpływu na środowisko. To nowe podejście i to na pełną skalę, ponieważ chodzi o projektowanie reakcji poprzez modyfikację środowiska kwantowego, a nie samych substratów.
Czytaj też: Pluton łamie prawa fizyki na naszych oczach. Naukowcy wreszcie odkryli dlaczego
Pomimo składanych obietnic, opisywana technologia ma przed sobą długą drogę. Dotychczasowe eksperymenty przeprowadzono wyłącznie w ściśle kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Przeniesienie metody do przemysłowej skali wymaga rozwiązania licznych wyzwań technicznych. Artykuł, o którym mowa na wstępie, zawiera szczegółowe wytyczne dotyczące warunków koniecznych do kontroli efektu VSC. To ważny krok, szczególnie jeśli weźmiemy pod uwagę perspektywy. A nie można zakładać, że to koniec postępów.