Идея использовать свет для стимулирования химических реакций не нова. Свет поглощается молекулами, которые затем подвергаются распаду или иным превращениям. Новый метод разработан Альбертом Столоу (Albert Stolow) и его коллегами из института молекулярных наук в Оттаве и университета в Кингстоне. Ученым удалось использовать электрическое поле, возникающее при сверхбыстром лазерном импульсе, сообщает PhysicsWeb. Поле изменяло уровни энергии молекул и тем самым определяло направление химических реакций. Обычный катализатор является химическим веществом, которое действует аналогичным образом. Разработка и производство новых катализаторов - процесс очень дорогой и трудоемкий. Метод канадских исследователей позволяет отказаться от использования химических катализаторов. Вместо этого с помощью источника света осуществляется тонкая настройка уровней энергии в масштабе времени, близком к характерному времени протекания химической реакции. В предложенном методе используется динамический эффект Штарка. Напомним, что обычный (статический) эффект Штарка заключается в том, что под действием постоянного внешнего электрического поля электроны, окружающие ядро излучающего атома, изменяют свое положение относительно ядра. В результате изменяются энергетические уровни электронов в атоме, и, следовательно, происходит изменение спектра излучения. Динамический эффект Штарка возникает в переменном электрическом поле и приводит к изменению динамической поляризуемости атома. Канадские ученые научились использовать динамический эффект Штарка для воздействия электрического поля лазерного импульса непосредственно на реагирующие молекулы. Д-р Столоу и его коллеги направили лазерный импульс мощного ИК-лазера на молекулу IBr, которая затем диссоциировала на атомы иода и брома. Длительность лазерного импульса составляла 150 фемтосекунд. Образующиеся атомы брома были при этом в двух разных энергетических состояниях, и по их соотношению удалось выяснить, каким образом электрическое поле повлияло на процесс диссоциации. Важно отметить, что энергия излучения была недостаточна для того, чтобы вызвать ионизацию молекулы с последующим распадом на атомы или ионизацию отдельных составляющих. Таким образом, ученые впервые смогли регулировать выход фотохимических реакций с помощью динамического эффекта Штарка. Импульс нерезонансного инфракрасного излучения обратимо модифицирует потенциальный барьер в ходе химической реакции без возбуждения электронного перехода. Этот процесс нечувствителен к частоте лазерного излучения и воздействует на все поляризуемые молекулы, что предполагает широкие возможности применения для самых разных молекул и типов реакций. Ученые также считают возможным создание на основе этого эффекта молекулярного переключателя для квантовых информационных систем, систем для улучшения визуализации отдельных клеток и даже способов осуществления хирургических манипуляций с отдельными клетками на молекулярном уровне. Источник: CNews
| 
