Panel superior:una pequeña ráfaga de luz interactúa con un compartimento que contiene un catalizador (mostrado en azul). Panel inferior:Poco tiempo después, un busto de luz similar interactúa con un segundo recipiente que contiene el reactivo (rojo), catalizar remotamente las moléculas de producto para que se formen (amarillo). Aunque las cavidades separan los compuestos, están acoplados compartiendo un espejo central. Crédito:Copyright 2019 con permiso de Elsevier
Los estudiantes aprenden en la escuela secundaria que las moléculas deben estar en contacto para reaccionar químicamente. Pero, ¿y si eso no siempre es cierto? Es esa idea que desafía las leyes de los libros de texto, "exploró un equipo de teóricos. Demostraron que, aunque está en un recipiente completamente diferente al de los reactivos, un catalizador podría provocar una reacción. Es decir, un catalizador hizo que el ácido nitroso cambiara de forma sin tocarlo. La teoría del equipo desafía la sabiduría convencional sobre lo que se necesita para que suceda una reacción.
Los libros de texto de la escuela secundaria afirman que las moléculas necesitan tocarse para reaccionar. En este estudio teórico, Los científicos diseñaron un dispositivo cuántico que separa el catalizador de los productos químicos de partida. Usando luz, los científicos excitaron el catalizador para controlar la reacción adyacente. La configuración podría permitir a los químicos reconfigurar enlaces químicos a los que no pueden acceder de otras formas.
Algunos enlaces químicos son difíciles de reorganizar porque es difícil acceder a ellos. Esto se alinea con la sabiduría convencional de que para crear y romper vínculos, un catalizador debe estar en contacto físico con el enlace. Los investigadores desafiaron esa sabiduría. El equipo mostró cómo es posible alterar los enlaces cuando el catalizador y los reactivos están separados, explotando un fuerte acoplamiento entre la luz y la materia que puede conducir a cambios en las reacciones químicas.
El equipo propuso un dispositivo cuántico en el que un espejo separa un catalizador (ácido glioxílico) del reactivo (ácido cis-nitroso). Ellos excitaron las moléculas del catalizador y su contenedor (una "cavidad" óptica) usando un pequeño haz de luz de un láser ultrarrápido, para formar polaritones, cuasi-partículas hechas tanto de luz como de materia. Los polaritones aumentan la isomerización cis-trans del ácido nitroso en un orden de magnitud. La formación de polaritones hace que las moléculas de los contenedores se comporten como una gran supermolécula. Si afecta una parte de la supermolécula, afecta al otro.
El equipo cree que los experimentadores pronto podrán construir el dispositivo cuántico y mostrar el control remoto de la química en el laboratorio pronto.
