化學(xué)反應(yīng)是指分子破裂成原子，原子重新排列組合生成新分子的過程?；瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)生的時間非常短暫，在皮秒之內(nèi)。在過去的20年中，科學(xué)家們使用了超快激光，以捕捉反應(yīng)發(fā)生時的快速圖像，但是他們無法捕獲全部圖片?，F(xiàn)在，利用超冷化學(xué)，研究人員可以首先了解化學(xué)反應(yīng)過程中的確切情況。
美國科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》雜志發(fā)表論文稱，在比星際空間冷數(shù)百萬倍的溫度下，他們讓兩個超冷分子發(fā)生了迄今宇宙間最冷的化學(xué)反應(yīng)，形成了分子偶聯(lián)史上最冷的鍵，讓我們有史以來第一次從頭到尾見證了一個化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。
哈佛大學(xué)的研究人員稱，在500納開爾文（比絕對零度僅高百萬分之幾攝氏度）下，分子的運動速度降至極低，他們看到了以前從未有人見過的情景：兩個分子相遇形成兩個新分子的時刻。
在以前的研究中，研究團隊使用超低溫讓原本不可能發(fā)生反應(yīng)的原子生成分子。在極低溫度下，原子和分子會減速到可能的最低能量狀態(tài)，研究人員因此可最精確地操縱分子的相互作用。但即便如此，他們也只能看到反應(yīng)的開始：兩個分子進入，隨后發(fā)生的一切對他們來說就是一個“反應(yīng)黑洞”。
因為化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在皮秒內(nèi)，即使當(dāng)今最先進的技術(shù)，也無法捕捉到如此短暫的景象。在過去20年間，科學(xué)家使用超快激光來拍攝反應(yīng)發(fā)生時的情景，仍然無法捕獲全部景象?！按蠖鄶?shù)時候，你只是看到反應(yīng)物消失，隨后產(chǎn)物出現(xiàn)，但中間發(fā)生了什么，我們一無所知?！?/span>
現(xiàn)在，研究團隊設(shè)計的超冷溫度使他們首次看到了反應(yīng)過程中發(fā)生的情況。當(dāng)他們讓兩個銣鉀發(fā)生反應(yīng)時，超冷溫度迫使分子在中間階段停留了幾微秒，這一時間比平時長了數(shù)百萬倍，足以讓他們研究鍵的斷裂和形成――也就是一個分子如何變成另一個分子的過程。
有了這一新方法，他們可對各種預(yù)測反應(yīng)中發(fā)生情況的理論進行驗證，還可以提出新理論，更精確預(yù)測其他化學(xué)反應(yīng)（甚至發(fā)生在量子領(lǐng)域中的化學(xué)反應(yīng)）內(nèi)發(fā)生的情況。此外，借助新反應(yīng)平臺，他們可以操縱發(fā)生反應(yīng)的物體，在反應(yīng)之前將其激發(fā)，以查看增加能量對反應(yīng)結(jié)果的影響，甚至操控反應(yīng)的進行。
化學(xué)反應(yīng)實際上負責(zé)一切：呼吸、烹飪、消化，創(chuàng)造能量、藥品和肥皂等家用產(chǎn)品。因此，了解它們在基本水平上的工作方式可以幫助研究人員設(shè)計世界上從未見過的組合。有了幾乎無限數(shù)量的新組合，這些新分子將有無盡的應(yīng)用，從更高效的能源生產(chǎn)到新材料。
團隊已經(jīng)在探索他們在超冷測試床上還能學(xué)到的東西。接下來，例如，他們可以操縱反應(yīng)物，在反應(yīng)之前將其激發(fā)，以查看其增加的能量如何影響結(jié)果?；蛘?，它們甚至可能影響反應(yīng)的進行，從而輕觸一個分子或另一個分子。
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