http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-14 06:28:17 來源:中國自動化學會專家谘詢工作委員會
據美國物理學家組織網6月9日報道,美國和德國科學家在最新一期《科學》雜誌上撰文指出,他們在實驗中發現並首次證明,一種名為“隧道控製”的(de)新(xin)機(ji)製(zhi)或(huo)許(xu)是(shi)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)中(zhong)新(xin)的(de)驅(qu)動(dong)力(li),它(ta)可(ke)讓(rang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)偏(pian)離(li)傳(chuan)統(tong)方(fang)向(xiang),獲(huo)得(de)新(xin)的(de)反(fan)應(ying)結(jie)果(guo)。新(xin)發(fa)現(xian)有(you)望(wang)改(gai)變(bian)科(ke)學(xue)家(jia)對(dui)從(cong)材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)到(dao)生(sheng)物(wu)化(hua)學(xue)領(ling)域(yu)所(suo)發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)的(de)理(li)解(jie),並(bing)設(she)計(ji)出(chu)新(xin)的(de)反(fan)應(ying)。
這種驅動力是無意間被發現的。科學家們本來是將分離出的化合物甲基羥基化烯烴(methylhydroxycarbene)在極低溫度下保存在固態氬氣中,然而,令人詫異的是,幾小時後,該化合物消失了。這促使美國佐治亞大學的理論化學教授衛斯理•艾倫團隊和德國吉森加斯特斯-李比希大學的皮特•施雷納團隊進行大規模、更高級的計算來解開這個謎團。
科(ke)學(xue)家(jia)們(men)認(ren)為(wei),這(zhe)種(zhong)物(wu)質(zhi)會(hui)消(xiao)失(shi)的(de)原(yuan)因(yin)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge),那(na)就(jiu)是(shi)發(fa)生(sheng)了(le)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)。但(dan)環(huan)繞(rao)在(zai)該(gai)化(hua)合(he)物(wu)周(zhou)圍(wei)的(de)隻(zhi)有(you)惰(duo)性(xing)氬(ya)氣(qi)原(yuan)子(zi),極(ji)低(di)的(de)溫(wen)度(du)也(ye)無(wu)法(fa)提(ti)供(gong)所(suo)需(xu)的(de)熱(re)能(neng),另(ling)外(wai),得(de)到(dao)的(de)反(fan)應(ying)產(chan)物(wu)是(shi)乙(yi)醛(quan)——這是在科學家們構想的多種可能性中最不可能出現的一種。艾倫解釋道,發生這種變化的驅動力並不是傳統的驅動力——動力和熱力,而是所謂的量子力學隧道效應。
量子力學隧道效應在10nianqianjiubeikexuejiamenzaiyanjiufangshexingshishoucizhengshi。zaijingdianlixuezhong,fenziyundongkeyibeilijieweilizizaiyigeshinengmianshangjinxingmanyou,nengliangshileibeikanzuogaishinengmianshangde“山口”,將jiang化hua合he物wu隔ge離li開kai來lai。按an經jing典dian力li學xue,當dang動dong能neng小xiao於yu勢shi壘lei高gao度du時shi,粒li子zi不bu可ke能neng穿chuan過guo勢shi壘lei。但dan在zai量liang子zi力li學xue中zhong,微wei觀guan粒li子zi仍reng有you一yi定ding的de概gai率lv以yi一yi定ding的de速su度du穿chuan過guo勢shi壘lei,這zhe種zhong現xian象xiang被bei稱cheng為wei隧sui道dao效xiao應ying。
科(ke)學(xue)家(jia)之(zhi)前(qian)一(yi)直(zhi)認(ren)為(wei),在(zai)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)中(zhong),隧(sui)道(dao)為(wei)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)速(su)度(du)提(ti)供(gong)了(le)第(di)二(er)個(ge)校(xiao)正(zheng)因(yin)子(zi),不(bu)會(hui)提(ti)供(gong)支(zhi)配(pei)性(xing)的(de)驅(qu)動(dong)力(li)。而(er)最(zui)新(xin)實(shi)驗(yan)發(fa)現(xian),隧(sui)道(dao)控(kong)製(zhi)能(neng)對(dui)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)起(qi)支(zhi)配(pei)作(zuo)用(yong),改(gai)變(bian)經(jing)典(dian)力(li)學(xue)控(kong)製(zhi)下(xia)的(de)反(fan)應(ying)結(jie)果(guo),隧(sui)道(dao)效(xiao)應(ying)能(neng)導(dao)致(zhi)一(yi)個(ge)並(bing)沒(mei)有(you)最(zui)低(di)激(ji)活(huo)勢(shi)壘(lei)的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)出(chu)現(xian)。
艾倫表示,盡管該反應在極低溫度下進行,而且是在專門針對甲基羥基化烯烴的研究中發現這種“隧道控製”的,但其可能是一種普遍現象,尤其是在涉及氫轉移的反應時,並且,這種過程可能也不受極低溫度的限製。