Antena energi getaran menawarkan ‘cara yang benar-benar baru untuk menjalankan reaksi’ | Penelitian

Antena energi getaran menawarkan ‘cara yang benar-benar baru untuk menjalankan reaksi’ |  Penelitian post thumbnail image

Game spesial Paito Warna SGP 2020 – 2021.

Gambar yang menunjukkan Dirk Schwarzer

‘Ini adalah cara yang benar-benar baru untuk menjalankan reaksi yang tidak pernah terpikirkan sebelumnya,’ kata Alec Wodtke dari Max Planck Institute for Biophysical Chemistry di Jerman tentang sistem pertama timnya yang memanen energi getaran dari inframerah. cahaya dan menggunakannya untuk melakukan isomerisasi. ‘Kita dapat menempatkan energi ke dalam sistem dengan cara yang melampaui apa yang mungkin hanya dengan energi panas,’ tambah Wodtke. Suatu hari, ini memungkinkan ahli kimia untuk melakukan reaksi yang tidak mungkin dilakukan oleh sintesis tradisional.

Pada tumbuhan dan bakteri fotosintesis, protein pemanen cahaya memusatkan energi cahaya tampak dan menyalurkannya ke pusat reaksi. Ini berarti organisme dapat menangkap lebih banyak cahaya daripada pusat reaksi saja. Namun, sinar infra merah kekurangan energi untuk menciptakan keadaan elektronik yang tereksitasi ini – ia hanya dapat membentuk keadaan getaran energi yang lebih rendah – jadi tidak berguna bagi tumbuhan. ‘Apa yang kami siapkan adalah analog dengan sistem pemanenan cahaya tetapi untuk inframerah, yang sebenarnya aneh, karena biasanya untuk pemanenan cahaya, Anda memerlukan status elektronik yang bersemangat,’ jelas Wodtke. Timnya menemukan bahwa status getaran yang bersemangat juga dapat dikumpulkan dan energi diangkut ke pusat reaksi.

Dalam pengaturan tim, pusat reaksi adalah lapisan tunggal karbon monoksida ‘berat’, yang mengandung karbon-13 dan oksigen-18, yang berada di permukaan natrium klorida. Bagian percobaan pemanenan inframerah adalah lapisan tebal – hingga 100 lapisan tunggal – karbon monoksida biasa. Seluruh percobaan disimpan pada suhu sangat rendah untuk melumpuhkan komponen gas.

‘Saat kami memompa semua energi getaran ke dalam isotop cahaya [using an infrared laser], itu akan secara efisien mentransfer semua energi ke isotop berat dan kami benar-benar dapat menggunakannya untuk mendorong reaksi, ‘kata Wodtke. Dibandingkan dengan menarik langsung lapisan isotop berat, kepadatan energi getarannya 30 kali lebih tinggi saat menggunakan hamparan pemanen inframerah.

Reaksi dalam kasus ini sederhana: molekul karbon monoksida, yang mulai terikat ke permukaan melalui atom karbon, terbalik. Namun Wodtke dan koleganya berharap untuk menggunakan pengumpulan energi getaran untuk mendorong proses lain, seperti reaksi Diels-Alder atau bahkan aktivasi karbon dioksida.

‘[This is] cara yang sangat selektif untuk menggerakkan reaksi dalam kondisi yang jauh dari kesetimbangan termal – energi getaran yang sangat tinggi pada suhu yang sangat rendah, ‘kata Rainer Beck yang melakukan pengukuran reaktivitas teratasi status kuantum di Institut Teknologi Federal Swiss Lausanne. Dia menekankan bahwa studi tersebut juga menunjukkan betapa pentingnya teknologi sensor karena hanya dimungkinkan oleh detektor baru yang sangat sensitif yang dapat menunjukkan foton inframerah individu.

Robert Field dari Massachusetts Institute of Technology di AS, tempat dia menyelidiki sifat struktural dan dinamis molekul, terkesan. ‘Eksperimen ini ditujukan untuk buku teks mekanika statistik dasar.’

Pada pandangan pertama, pengaturannya menyerupai Maxwell’s Demon, sebuah eksperimen pemikiran tentang bagaimana hukum kedua termodinamika dapat dilanggar dengan mengurangi entropi sistem. ‘Anda biasanya tidak berpikir untuk dapat mengontrol bagaimana molekul menempel ke permukaan, termodinamika memutuskan berapa jumlah relatif dari satu isomer versus isomer lainnya,’ jelas Field. Mampu mempengaruhi ini seperti menghilangkan cacat permukaan, menurunkan entropi permukaan.

“Ini memiliki signifikansi praktis yang sangat besar,” Field menyimpulkan. Karena energi dapat disalurkan ke cacat dekat permukaan pada padatan, antena inframerah dapat digunakan untuk menghilangkan kotoran untuk sementara. ‘Saya pikir mungkin akan ada paten yang diajukan oleh kelompok Wodtke untuk menggunakannya yang melibatkan modifikasi permukaan dengan cara yang konstruktif.’

Related Post