Choć powyższa informacja brzmi interesująco, to najbardziej w niej dziwi poziom spowolnienia reakcji chemicznej, jaki udało się osiągnąć. Otóż badacze z zespołu kierowanego przez Vanessę Olaya Agudelo spowolnili reakcję chemiczną jakieś 100 miliardów razy.
Przy takim spowolnieniu można w bardzo zwolnionym tempie uważnie obserwować, co się dzieje zarówno we wnętrzu pojedynczych cząsteczek, jak i między cząsteczkami biorącymi udział w reakcji. Dzięki temu możliwe jest pozyskanie niezwykle cennych informacji o przebiegu reakcji, które w przyszłości będzie można wykorzystać w materiałoznawstwie, ale także przy projektowaniu nowych technologii pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego, czy też w trakcie opracowywania nowych leków.
Czytaj także: Superchemia kwantowa? Naukowcy mają pierwsze dowody na jej istnienie
Tak naprawdę trudno tutaj wymienić potencjalne możliwe zastosowania tego odkrycia, bowiem wiele procesów fizycznych i chemicznych, zarówno w skali mikro, jak i makro znamy tylko pobieżnie. Dokładne ich przeanalizowanie w ekstremalnie wolnym tempie pozwoli dowiedzieć się, w którym miejscu dany proces można jeszcze udoskonalić. W tym kontekście możemy mówić o udoskonaleniach naszej wiedzy o wszelakich procesach zachodzących na styku promieniowania elektromagnetycznego z cząsteczkami powietrza, chociażby w zakresie powstawania smogu czy ewolucji dziury ozonowej.
Jak spowolnić reakcję chemiczną?
Do spowolnienia reakcji chemicznej naukowcy wykorzystali komputer kwantowy, który wykonał symulację rzeczonej reakcji chemicznej. Następnie naukowcy mogli uważnie prześledzić jej przebieg w tempie sto miliardów razy wolniejszym od reakcji zachodzącej w rzeczywistości. Tym samym badaczom udało się wypełnić luki w wiedzy o tym co się dzieje z poszczególnymi cząsteczkami biorącymi udział w reakcji.
Naukowcom udało się zaobserwować wzór interferencyjny pojedynczego atomu dzięki stożkowemu przecięciu. To właśnie one odgrywają kluczową rolę w błyskawicznych procesach fotochemicznych zachodzących np. w ludzkim oku, czy też w liściach w trakcie procesu fotosyntezy. Naukowcy próbowali przyjrzeć się tym procesom już od połowy XX wieku. Było to jednak niemożliwe ze względu na szybkość reakcji chemicznych. Cały proces w rzeczywistości zajmuje kilka femtosekund, czyli miliardowych części milionowej części sekundy.
Czytaj także: Chemia klik, czyli rewolucja w syntezie organicznej z Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii 2022
Badacze z Uniwersytetu w Sydney wykorzystali teraz komputer kwantowy z uwięzionymi jonami do przeniesienia całego procesu na niewielkie urządzenie kwantowe, a następnie spowolnienie reakcji sto miliardów razy. W efekcie proces zachodzący w kilka femtosekund został wydłużony do kilku milisekund. Przy obecnym stanie techniki pozwala to już na wykonanie konkretnych obserwacji i pomiarów. Niemożliwe stało się zatem (w końcu) możliwe.
Warto tutaj zauważyć, że eksperyment ten nie jest jedynie cyfrowym przybliżeniem zachodzącego procesu. Naukowcy przekonują, że jest to bezpośrednik odpowiednik reakcji, który możemy obserwować za pomocą instrumentów naukowych.