Kimyagerler yüzyıllardır reaksiyon hızını değiştirmek için sıcaklık, basınç, ışık veya ek reaktifler kullanıyor. Ancak Rochester Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, hiçbir fiziksel müdahale olmadan, yalnızca moleküllerin bulunduğu kuantum ortamını değiştirerek reaksiyon hızını kontrol etmenin mümkün olduğunu gösteren ayrıntılı bir teori geliştirdi.
TİTREŞİMSEL GÜÇLÜ KUPLAJ
Araştırma, titreşimsel güçlü kuplaj (VSC) olarak bilinen ve moleküllerin kendisi yerine çevresindeki boşluğun reaksiyon hızını etkileyebildiği etkiyi açıklıyor. VSC, moleküllerin doğal titreşimlerinin, optik mikro boşluklarda hapsedilen elektromanyetik alanlarla güçlü şekilde etkileşime girmesiyle ortaya çıkıyor. Bu etkileşim, sıcaklık ve ışık sabit kalsa bile reaksiyonların hızlanmasına veya yavaşlamasına neden olabiliyor.
MİKRO BOŞLUKTA SIR
2016’da yapılan deneylerde, moleküller altın kaplamalı aynalar arasındaki nanometre ölçeğindeki bir boşluğa yerleştirildiğinde, tepkime hızlarının değiştiği gözlemlenmişti. Ancak bunun ne zaman ve neden gerçekleştiği net olarak bilinmiyordu. Rochester ekibi, kuantum mekaniği ile büyük ölçekli bilgisayar simülasyonlarını birleştirerek bu gizemi çözmeyi başardı.
YENİ KONTROL STRATEJİSİ
Araştırma, VSC’nin moleküler titreşimler ile ışık alanlarının belirli kombinasyonlarında güçlü bir birleşme oluşturduğunu ve bunun enerjinin moleküller ile çevreleri arasındaki hareketini değiştirdiğini ortaya koyuyor. Ayrıca, mikro boşluktaki kuplaj kuvvetinin ayarlanmasıyla reaksiyon hızının istenildiği gibi artırılabileceği veya yavaşlatılabileceği belirlendi. Bu yaklaşım, kimyasal sürecin kendisini değiştirmek yerine enerji ortamını yeniden düzenliyor.
SANAYİDE POTANSİYEL ETKİ
Bu yöntem, ısı, basınç veya ek reaktifler olmadan tepkimeleri optimize etme imkânı sunuyor. Böylece endüstriyel tesislerde enerji tüketimi azalabilir, ilaç üretimi daha hassas hâle gelebilir, kimyasal üretim maliyetleri düşebilir ve çevresel etkiler minimize edilebilir.
Şimdilik yalnızca laboratuvar koşullarında gösterilen bu etkinin sanayi ölçeğine taşınması için daha fazla araştırma yapılması gerekiyor. Ancak geliştirilen yeni teori, VSC’nin nasıl çalıştığını ve kontrol edilebileceğini ayrıntılı biçimde tanımlayarak, kimyagerlere kuantum ortam düzeyinde reaksiyon tasarlama imkânı sunuyor.
