作者:哈佛大学凯特琳·麦克德莫特-墨菲 哈佛大学的研究人员发现，超低温减缓了化学反应的缓慢速度，让他们得以一窥分子是如何转变的，以及对量子世界的见解
学分:倪实验室/哈佛大学 在一个著名的寓言中，三个盲人第一次遇到一头大象
每只手触摸一个部位——躯干、耳朵或侧面——就断定这个生物是一条粗粗的蛇、扇子或墙壁
康-倪说，这头大象就像是量子世界
科学家一次只能探索这种巨大的未知生物的一个细胞
现在，倪透露了一些更多的探索
这一切都始于去年12月，当时她和她的团队完成了一种新的装置，这种装置可以实现任何现有技术中最低温度的化学反应，然后打破并形成分子偶联史上最冷的键
但是他们的超冷反应也出乎意料地减缓了反应的缓慢速度，给研究人员提供了化学转化过程中发生的实时一瞥
现在，尽管人们认为反应太快而无法测量，但倪不仅决定了反应的持续时间，她还在这个过程中解开了一个超冷之谜
莫里斯·卡恩(Morris Kahn)的化学、化学生物学和物理学副教授倪和她的团队利用超冷化学，将两个钾铷分子冷却至略高于绝对零度，并发现了“中间体”，即反应物转化为产物的空间，其寿命约为360纳秒(仍为十亿分之一秒，但足够长)
“这不是反应物
这不是产品
这是介于两者之间的东西，”倪说
观察这种转变，就像触摸大象的侧面一样，可以告诉她分子是如何工作的，分子是一切的基础
但是他们不只是看
“这东西寿命很长，现在我们可以随意摆弄它了
刘玉说，他是艺术与科学研究生院的研究生，也是他们发表在《自然物理学》上的研究的第一作者
“典型的复合物，像室温反应中的那些，你不能做太多，因为它们很快分解成产品
" 像《星际迷航》的牵引光束一样，激光可以捕捉和操纵分子
在超冷物理中，这是捕获和控制原子、观察它们的量子基态或迫使它们反应的直接方法
但是当科学家从操纵原子转向扰乱分子时，奇怪的事情发生了:分子开始从视野中消失
“他们制备了这些分子，希望实现他们承诺的许多应用——例如制造量子计算机——但相反，他们看到的是损失，”刘说
碱性原子，像钾和铷镍和她的团队研究，很容易在超冷领域冷却下来
1997年，科学家因在激光中冷却和捕获碱性原子而获得诺贝尔物理学奖
刘说，但是分子比原子更脆弱:它们不仅仅是一个球形的东西，它们还可以旋转和振动
当气体分子被困在激光中时，它们会像预期的那样相互碰撞，但有些会直接消失
康倪教授(右，橙色外套)和博士后明光(中)和(左)测量了已知宇宙中最冷反应的寿命，并在此过程中解开了一些超冷分子如何消失的谜团
荣誉:克里斯·斯尼贝/哈佛员工摄影师 科学家推测，分子损失是由反应造成的——两个分子碰撞在一起，没有向不同的方向移动，而是转化成了新的物种
但是怎么做呢？ “我们在这篇论文中的发现回答了这个问题，”刘说
“你用来限制分子的东西就是杀死分子
“换句话说，是光的错
当刘和倪用激光操纵中间复合体(他们化学反应的中间体)时，他们发现光迫使分子离开他们典型的反应路径，进入一个新的路径
刘说，一对分子作为中间复合体粘在一起，可以得到“光激发”，而不是遵循它们的传统路径
碱性分子特别容易受到影响，因为它们在中间复合体中存活的时间很长
“基本上，如果你想消除损失，”刘说，“你就得关灯
你必须找到另一种方法来困住这些东西
“例如，磁铁或电场也能捕获分子
“但这些都是技术要求很高的，”刘说
光只是更简单
接下来，倪想知道这些复合体消失后会去哪里
某些波长的光(比如研究小组用来激发钾铷分子的红外线)可以产生不同的反应路径——但没有人知道哪些波长会将分子送入哪些新的结构中
他们还计划探索在转型的不同阶段，这个综合体是什么样子的
“要探测它的结构，”刘说，“我们可以改变光的频率，看看激发的程度如何变化
从那里，我们可以计算出这个东西的能级在哪里，这就决定了它的量子力学结构
" “我们希望这将作为一个模型系统，”倪说，这是一个研究人员如何探索其他不涉及钾和铷的低温反应的例子
“这个反应，像许多其他的化学反应一样，是一种宇宙本身，”刘说
随着每一项新的观察，研究小组揭示了巨型量子象的一小块
既然在已知的宇宙中有无限多的化学反应，还有很长很长的路要走
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
