Разорвать химическую связь и потратить на это меньше энергии, чем обычно, — задача, которая на первый взгляд идет в разрез с законами химии и кажется невозможной. Однако на деле не все так однозначно.
Специалисты Университета Сантьяго (Чили) под руководством Фелипе Эрреры показали, что в мире квантовой физики такой подход может быть вполне реальным. В своей работе ученые описали квантовый механизм, который позволяет облегчить разрыв связей с помощью инфракрасного (ИК) излучения, используя флуктуации электромагнитного вакуума внутри особых наноструктур.
С точки зрения классический физики вакуум — это просто пустое пространство. Но квантовая теория говорит об обратном: даже «пустота» заполнена мельчайшими виртуальными колебаниями поля — флуктуациями. Обычно мы их не замечаем, но в очень маленьких, специально устроенных структурах — нанорезонаторах — эти колебания можно сильно усилить и направить.
Ученые рассмотрели ситуации, когда молекула помещена внутрь такого нанорезонатора. В столь тесных условиях свет и вещество начинают взаимодействовать особенно интенсивно: электромагнитное поле внутри полости меняет частоты и характер колебаний атомов в молекуле. Моделирование показало, что при определенных параметрах конфайнмента (электродинамического «заключения» молекулы в резонатор) ее вибрации трансформируются так, что химические связи заметно легче разрушаются под действием ИК-лазера.
Ключевой момент в том, что здесь задействуются именно квантовые флуктуации вакуума, а не внешний источник энергии. Взаимодействуя с молекулой, они как бы «подталкивают» ее к состояниям, где связь проще разорвать — и ИК-излучению остается лишь «довести дело до конца». В результате для диссоциации требуется меньшая мощность лазера, чем в обычных условиях.
Источник: hi-tech.mail.ru