Une paire de chercheurs, l'un de la Southern University of Science and Technology, l'autre de l'Institut des sciences atomiques et moléculaires, a mis au point un moyen d'utiliser les propriétés de vibration quantique entre les molécules pour accélérer les réactions entre les composés. Dans leur article publié dans la revue Nature Chemistry , Huilin Pan et Kopin Liu décrivent comment ils ont utilisé les vibrations de certains types de molécules de méthane pour accélérer une réaction lors du mélange avec du chlore en utilisant le "contrôle de phase quantique".

Des recherches antérieures ont montré que les vibrations dans les molécules peuvent contrôler la façon dont elles réagissent lorsqu'elles sont mélangées les unes aux autres. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen d'étendre ce principe en utilisant certaines des propriétés des vibrations au niveau quantique, en particulier les vibrations couplées à Fermi. Leur objectif était d'en savoir plus sur la façon dont la phase d'une fonction d'onde affecterait la réactivité entre les molécules lorsque des vibrations couplées à Fermi étaient impliquées. Ils sont décrits comme la résonance qui se produit lorsqu'il y a un changement d'intensités et d'énergies lors de l'absorption de bandes dans un spectre Raman. Ils surviennent en raison du mélange de la fonction d'onde.

Les chercheurs savaient que pour atteindre leur objectif, ils devraient surmonter le problème du brouillage des informations de phase en raison des fortes interactions. Cela les a amenés à utiliser l'imagerie de la carte de vitesse avec des capacités de découpage temporel. Ils ont utilisé un laser pour exciter des molécules de méthane deutérées dans une chambre à vide et ont envoyé les résultats dans une autre chambre remplie d'atomes de chlore. Au fur et à mesure que les molécules se heurtaient, du chlorure d'hydrogène s'est formé avec des radicaux méthyle deutérés. Les appareils de mesure attachés aux chambres étaient suffisamment puissants pour mesurer les états vibrationnels des molécules, ce qui a permis aux chercheurs d'observer les effets de phase. Ils ont découvert que le degré de réactivité des molécules couplées à Fermi était triplé par rapport à celles sans un tel couplage.

Les chercheurs notent que le degré de vitesse de réaction était supérieur à la théorie suggérée car il ne tenait pas compte de la phase quantique de la fonction d'onde. Ils suggèrent que leur travail élargit l'idée d'utiliser le contrôle vibrationnel des réactions dans le domaine de la mécanique quantique. + Explorer plus loin

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