Версия для слабовидящих
Химическую реакцию впервые ускорили электричеством Печать Email
Новости об инновациях
04.03.2016

Испанско-австралийская группа химиков впервые продемонстрировала катализ химической реакции с помощью внешнего электростатического поля. Наблюдать новый тип катализа удалось на примере реакции Дильса-Альдера между двумя незаряженными молекулами. Основным инструментом для наблюдения стал сканирующий туннельный микроскоп, на игле которого был размещен один из реагентов. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко с ним можно ознакомиться в редакционной колонке.

Все химические превращения можно рассматривать как перегруппировку и перенос электроном в системе из нескольких атомов. Согласно такой интерпретации, можно ожидать, что воздействие внешних электрических полей на реакции может приводить к каким-либо изменениям в их протекании за счет воздействия полей на электроны. Однако на практике такие явления не наблюдаются из-за высокой степени изолированности молекул внутри реакционных смесей от внешних полей окружающими электрическими диполями. 

Вместе с тем, теоретические предсказания указывают на то, что электростатический катализ возможен, однако требует некоторых специальных условий, одно из главных — незатухание поля из-за окружающих частиц. Кроме того, этот тип катализа — направленный эффект, иными словами, и поле и взаимодействующие частицы должны быть ориентированы особым образом. Авторы новой работы нашли способ воплотить такие условия в эксперименте.

Схема эксперимента. Изображение: Albert C. Aragonès et al. / Nature, 2016

В качестве «подопытной» химики выбрали реакцию Дильса-Альдера. Она заключается в синхронной реорганизации электронной системы двух молекул — алкена и диена, приводящей к образованию циклического продукта присоединения.Согласно одной из ранних теоретических работ, на эту реакцию также можно влиять с помощью электрического поля, причем, в зависимости от направления его линий, она либо ускоряется, либо подавляется.

Пространственное расположение взаимодействующих молекул. Изображение: Albert C. Aragonès et al. / Nature, 2016

Авторы поместили один из реагентов, молекулы метилфурана (диеновая составляющая), на золотой кантилевер сканирующего туннельного микроскопа — очень тонкую иглу. Молекулы другого реагента (трициклического алкена с жесткой каркасной структурой) химики прикрепили к золотой подложке. В обоих случаях за связь с поверхностью отвечали сульфидные группы, ковалентно связывающиеся с атомами золота. Затем иглу поднесли на расстояние около одного нанометра к поверхности и начали сам эксперимент.

Между подложкой и иглой химики создавали разность напряжений, которая, из-за небольшого расстояния, создавала огромное по напряженности электрическое поле — до 750 мегавольт на метр. Это поле ориентировало молекулы, благоприятно влияя на протекание реакции. Замыкание цикла между двумя молекулами авторы определяли по характерному скачку тока между иглой и подложкой. Скорость протекания реакции авторы определяли на основе частоты таких скачков.

Механизм возникновения скачков туннельного тока . Изображение: Albert C. Aragonès et al. / Nature, 2016

Результат подтвердил теоретические предсказания — при направлении поля от иглы к подложке авторы наблюдали примерно одинаковое количество скачков вне зависимости от напряжения, около 5–7 в час. Изменение направления поля привело к постепенному росту скорости реакции вплоть до 25 скачков в час. 

Скорость реакции в зависимости от приложенного напряжения. Изображение: Albert C. Aragonès et al. / Nature, 2016

По словам авторов, работа открывает путь к принципиально новому способу катализа. Однако стоит отметить, что с точки зрения промышленных применений, приложенные электрические поля очень трудно будет воспроизвести в масштабной установке из-за их силы. Также, разработанную методику можно рассматривать как принципиально новый метод исследования механизмов реакций.

Важно отметить, что внутренние электростатические поля играют огромную роль в химических превращениях. К примеру ферменты, благодаря строго заданному распределению заряженных фрагментов в белковой структуре, ориентируют биомолекулы таким образом, чтобы реакции протекали максимально быстро. Также существует целый класс электрохимических реакций, в которых приложенное напряжение запускает окислительно-восстановительные процессы, к примеру — электролиз воды.

Автор: Владимир Королёв

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/khimicheskuyu-reaktsiyu-vpervye-uskorili-elektrichestvom

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта
incest xxx free rarefilm.net