北海道大學的 Tamiki Komatsuzaki 教授與奈良女子大學和東北大學合作,從理論上預測了化學反應產生的物質之間存在切換的開關。儘管這項研究是基於使用氫原子的極其簡單的反應,但預計將來我們將能夠開發出總體上控制化學反應目的地的方法。

 原子和分子的化學反應可以比作稱為勢的等高線圖上的能量運動。換句話說,化學反應從能量穩定的那隻腳開始,越過山口轉移到另一隻腳。例如,在這次研究的電子與氫原子分離的反應中,當向原子提供能量使其達到高能狀態時,電子會迅速與原子核分離。此時,首先爬上電勢坡,電子通過山口完全分離。當我們從理論上分析這一現象時,我們發現,當接近山口附近時,會出現各種分岔的路徑。我們還發現這條路徑與周圍施加的磁力方向有關。換句話說,電子遠離原子核的方向可以通過操縱磁性來自由控制。

 雖然還沒有得到實驗驗證,但我們計劃在未來進行實驗來驗證這個理論的有效性。這次分析的對像是極其簡單的反應,但理論上它是普遍成立的,可以預見,即使在更複雜的化學反應路徑中,也有可能切換分支。在藥品和其他產品的大規模生產中,問題在於除了目標物質之外還會產生副產物,但如果將來可以控制化學反應,則有可能只生產目標物質。

資料來源:[北海道大學] 闡明改變化學反應目的地的“開關”的存在

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