Американські вчені розробили методику, що дозволяє керувати хімічними реакціями на рівні квантових взаємодій - за допомогою фотонних пучків.
Принципово новий метод управління хімічними реакціями за допомогою пучків фотонів нагадує метод, що використовує гравітаційне прискорення для прокладання економічних траєкторій космічних апаратів. Він дозволяє подорожувати на далекі відстані з мінімальними витратами пального за рахунок тяжіння різних великих космічних тіл (наприклад, так рухається європейський апарат Rosetta, що прямує до комети Чурюмова-Герасименко - про це ми писали в замітці «В гості до Марса»). Аналогом супутників виступають електрони. Сили, які утримують їх на орбітах біля атомного ядра, не відносяться до гравітаційних, і все ж у відомому наближенні їх поведінка схожа з поведінкою макроскопічних тіл, що знаходяться в гравітаційному полі.
Будь-які хімічні перетворення в кінцевому підсумку можна звести до зміни конфігурації електронних оболонок окремих атомів і молекул. При цьому на поведінку електронів можна впливати за допомогою фотонів - квантів світла. Це означає, що хімічними реакціями можна керувати за допомогою фотонних пучків, що складаються з фотонів певної частоти, що подаються в певній послідовності. Саме ця передумова лягла в основу методу, розробленого вченими на чолі з Мартіном Грюбелем (Martin Gruebele).
"Наша Сонячна система має безліч планет, місяць і астероїдів, які можуть доставити космічний корабель туди, куди вам потрібно. Замість того, щоб палити тонни палива і прориватися до мети прямо, ви можете вивести апарат на потрібну траєкторію біля якогось великого тіла: його тяжіння виконає за вас всю основну роботу ", - коментує Мартін Грюбель. Подібним чином можна впливати на метаморфози електронних оболонок, використовуючи ретельно розраховані фотонні імпульси, що виступають в ролі джерела енергії. При цьому основну частину роботи з перетворення однієї речовини в іншу зроблять сили, відповідальні за існування атомів і молекул як цілісних систем. Правда, існує одне велике «але»: рух макроскопічних тіл описуються ньютонівською механікою, в той час як атоми, елементарні і наночастинки підпорядковуються законам механіки квантової, яка розглядає будь-яку частинку як складну хвильову функцію. І все ж методика діє і дозволяє керувати станом квантових систем за допомогою дозованих зовнішніх впливів.
"Ми можемо розрахувати, яким змінам повернеться вихідна система під дією того чи іншого світлового імпульсу. Отже, ми здатні впливати на поведінку квантових систем. За допомогою фотонних пучків ми можемо контролювати хімічні реакції і впливати на різні об'єкти в ній "- підсумовує вчений.
Це досягнення демонструє дивовижну точність, яку вже вдалося досягти в маніпуляції елементарними частинками. Інший приклад такого підходу - передача індивідуальних електронів, «Мінімальний струм».
Публікація EurekAlert