Panneau supérieur :une courte rafale de lumière interagit avec un compartiment contenant un catalyseur (indiqué en bleu). Panneau inférieur :peu de temps après, un buste de lumière similaire interagit avec un deuxième récipient contenant le réactif (rouge), catalyser à distance les molécules du produit pour former (jaune). Bien que les cavités séparent les composés, ils sont couplés en partageant un miroir central. Crédit :Copyright 2019 avec la permission d'Elsevier
Les élèves apprennent au lycée que les molécules doivent être en contact pour réagir chimiquement. Mais que faire si ce n'est pas toujours vrai ? C'est cette idée, qui défie les manuels « lois, " a exploré une équipe de théoriciens. Ils ont montré que même s'il est dans un contenant complètement différent des réactifs, un catalyseur pourrait provoquer une réaction. C'est-à-dire, un catalyseur a fait changer de forme l'acide nitreux sans le toucher. La théorie de l'équipe défie la sagesse conventionnelle sur ce qu'il faut pour qu'une réaction se produise.
Les manuels scolaires du secondaire indiquent que les molécules doivent se toucher pour réagir. Dans cette étude théorique, les scientifiques ont conçu un dispositif quantique qui sépare le catalyseur des produits chimiques de départ. En utilisant la lumière, les scientifiques ont excité le catalyseur pour contrôler la réaction adjacente. La configuration pourrait permettre aux chimistes de reconfigurer les liaisons chimiques auxquelles ils ne peuvent accéder autrement.
Certaines liaisons chimiques sont difficiles à réarranger car il est difficile d'y accéder. Cela correspond à la sagesse conventionnelle selon laquelle créer et briser des liens, un catalyseur doit être en contact physique avec la liaison. Les chercheurs ont contesté cette sagesse. L'équipe a montré comment il est possible de modifier les liaisons lorsque le catalyseur et les réactifs sont séparés, en exploitant un couplage fort entre la lumière et la matière qui peut conduire à des modifications des réactions chimiques.
L'équipe a proposé un dispositif quantique dans lequel un miroir sépare un catalyseur (acide glyoxylique) du réactif (acide cis-nitreux). Ils ont excité les molécules de catalyseur et leur conteneur (une "cavité" optique) à l'aide d'un court buse de lumière provenant d'un laser ultrarapide, former des polaritons, quasi-particules faites à la fois de lumière et de matière. Les polaritons augmentent l'isomérisation cis-trans de l'acide nitreux d'un ordre de grandeur. La formation de polaritons amène les molécules dans les conteneurs à se comporter comme une grosse supermolécule. Si vous touchez une partie de la supermolécule, vous touchez l'autre.
L'équipe pense que les expérimentateurs seront bientôt en mesure de construire le dispositif quantique et de montrer bientôt le contrôle à distance de la chimie en laboratoire.
