Vďaka objavu by vedci mohli chemické reakcie kontrolovať novým spôsobom.
Zdroj: iStockphoto.com
Ak sa speváčke podarí trafiť správnu výšku tónu, môže rozbiť vínový pohár. Ako je to možné? Príčinou tohto javu je rezonancia. Sklo jemne vibruje v reakcii na väčšinu akustických tónov, no ich výška rezonuje s vlastnou, prirodzenou frekvenciou materiálu. To vyústi do zrýchlenia prenosu vibrácií a sklo sa rozbije.
Rezonancia vo fyzikálnej chémii
Rezonancia sa vyskytuje aj vo svete atómov a molekúl. Keď častice chemicky reagujú, je to čiastočne spôsobené špecifickými podmienkami, ktoré vytvoria rezonanciu. Pomocou nej sa molekuly následne chemicky spoja. Atómy a molekuly sú však v ustavičnom pohybe vo vibračnom (rotačnom) stave.
Určiť presný okamih rezonančného stavu, ktorý v konečnom dôsledku spúšťa reakciu molekúl, je takmer nemožné. Fyzikom z Massachusettskej technickej univerzity (MIT) sa však časť tejto záhady podarilo rozlúštiť a prelomové výsledky publikovali v časopise Nature. Tím uvádza, že po prvý raz v histórii pozorovali rezonanciu pri zrážke ultrachladných molekúl.
Záhadný okamih
V rámci oblaku molekúl neprestajne dochádza k zrážkam: častice do seba narážajú ako biliardové gule alebo sa dokonca na krátky okamih zlepia. Tento stav je známy ako medzikomplex, ktorý potom spustí transformáciu častíc a dá vzniknúť novej chemickej štruktúre.
„Keď sa dve molekuly zrazia, väčšinou sa nedostanú do tohto prechodného stavu,“ uviedol jeden z autorov štúdie Alan Jamison. Keď sú však v rezonancii, rýchlosť prechodu do tohto stavu dramaticky stúpa.
Skupina pod vedením profesora Wolfganga Ketterleho hľadala známky rezonancie v atómoch a molekulách, ktoré sú schladené na teploty tesne nad absolútnou nulou. Takéto ultrachladné podmienky inhibujú náhodný, teplotou riadený pohyb častíc a to vedcom dáva väčšiu šancu rozpoznať akékoľvek malé náznaky rezonancie.
Zrážka dvoch častíc. Zdroj: iStockphoto.com
Historický objav medzi dvoma molekulami
Vedci zistili, že oblak vytvorený z ultrachladných molekúl sodíka a lítia (NaLi) zmizol stokrát rýchlejšie, keď bol vystavený veľmi špecifickému magnetickému poľu. Rýchle vymiznutie molekúl je znakom toho, že magnetické pole spôsobilo rezonanciu, čo prinútilo častice reagovať rýchlejšie, než je normálne. Zároveň to znamená, že molekuly prešli chemickou reakciou.
„Toto je vôbec po prvý raz, čo bola pozorovaná rezonancia medzi dvoma ultrachladnými molekulami,“ spresnil autor štúdie Ketterle. „Predpokladalo sa, že molekuly sú ako hustý les, kde by ste nerozoznali jedinú rezonanciu. Našli sme však jeden veľký vyčnievajúci strom a pozorovali niečo úplne nečakané.“
Vďaka týmto zisteniam sme bližšie k pochopeniu síl, ktoré poháňajú molekuly k tvorbe chemickej reakcie. Vedci by jedného dňa mohli využiť prirodzené rezonancie častíc na riadenie a kontrolu určitých chemických reakcií.
Zdroj: MIT
(JM)
