Un par de investigadores, uno de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur y el otro del Instituto de Ciencias Atómicas y Moleculares, ha desarrollado un medio para usar las propiedades de vibración cuántica entre moléculas para acelerar las reacciones entre compuestos. En su artículo publicado en la revista Nature Chemistry , Huilin Pan y Kopin Liu describen cómo usaron vibraciones en ciertos tipos de moléculas de metano para acelerar una reacción durante la mezcla con cloro usando el "control de fase cuántica".

Investigaciones anteriores han demostrado que las vibraciones en las moléculas pueden controlar cómo reaccionan cuando se mezclan entre sí. En este nuevo esfuerzo, los investigadores encontraron una manera de extender este principio mediante el uso de algunas de las propiedades de las vibraciones a nivel cuántico, específicamente, las vibraciones acopladas de Fermi. Su objetivo era aprender más sobre cómo la fase de una función de onda afectaría la reactividad entre las moléculas cuando se tratara de vibraciones acopladas de Fermi. Se describen como la resonancia que ocurre cuando hay un cambio de intensidades y energías durante la absorción de bandas en un espectro Raman. Surgen debido a la mezcla de funciones de onda.

Los investigadores sabían que para lograr su objetivo, tendrían que superar el problema de la información de fase codificada debido a las fuertes interacciones. Eso los llevó a usar imágenes de mapa de velocidad con capacidades de división de tiempo. Usaron un láser para excitar moléculas de metano deuterado en una cámara de vacío y enviaron los resultados a otra cámara llena de átomos de cloro. Cuando las moléculas chocaron, se formó cloruro de hidrógeno junto con radicales metilo deuterados. Los dispositivos de medición conectados a las cámaras eran lo suficientemente fuertes como para medir los estados vibratorios de las moléculas, lo que permitió a los investigadores observar los efectos de fase. Descubrieron que el grado de reactividad en las moléculas acopladas con Fermi se triplicaba en comparación con aquellas sin dicho acoplamiento.

Los investigadores señalan que el grado de velocidad de reacción fue mayor que la teoría sugerida porque no tuvo en cuenta la fase cuántica de la función de onda. Sugieren que su trabajo amplía la idea de utilizar el control vibratorio de las reacciones en el ámbito de la mecánica cuántica. + Explora más

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