通过微小的触角更好地化学

日本东京 - 东京大学的一个研究小组推出了一种强大的方法，利用红外激光产生的微小天线中的激发来主动破坏化学键。该过程可以在整个化学过程中具有应用，作为将化学反应引导到所需方向的方式。特别是，能源，制药和制造行业中使用的反应可以通过增加产量同时减少浪费而变得更加有效。

化学是一项混乱的任务，因为起始化学物质可能有多种反应方式，每种途径都可能导致形成不同的产物。多年来，化学家开发了许多工具 - 包括改变温度，浓度，pH或溶剂 - 以促使反应最大化所需分子的产率。

然而，如果能够选择性地控制分子内单个键的形成或断裂，科学家们可以大大提高这些反应的效率，同时最大限度地减少不需要的副产物。“能够在分子水平上控制化学反应 - 即选择性断裂或形成化学键的能力，是物理化学家的主要目标，”第一作者Ikki Morichika说。

在化学反应过程中控制哪些键被破坏的一种方法是通过用红外激光激发它们来使分子振动。由于每种类型的化学键吸收特定波长的光，因此它们可以单独激活。不幸的是，难以在整个样品中输送足够的能量以产生所需的振动强度。东京大学的团队能够通过制造微小的金色天线(每个只有300纳米宽)并用红外激光照射它们来克服这个问题。当存在正确频率的红外光时，天线中的电子与光波共振地来回振荡，这产生了非常强的电场。这种现象称为“等离子体共振”。并要求天线的形状和尺寸合适。等离子共振将激光的能量集中在附近的分子上，这些分子开始振动。通过整形红外激光的波形进一步提高振动，使频率迅速变化，让人想起鸟儿的啁啾声。“这成功地证明了超快光学和纳米等离子体的结合对于有效的选择性振动激发是有用的，”资深作者Satoshi Ashihara说。

将来，随着化学过程的优化，这种技术可以应用于清洁燃料或更便宜的药物的生产。

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