Para ilmuwan memanipulasi mekanika kuantum untuk memperlambat reaksi kimia sebanyak 100 miliar kali
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Untuk pertama kalinya, para ilmuwan mengamati secara langsung tarian molekuler yang penting dalam reaksi kimia dasar seperti fotosintesis. Dan mereka melakukannya dengan menggunakan komputer kuantum untuk memperlambat reaksi kimia hingga 100 miliar kali lipat.
Studi baru, diterbitkan 28 Agustus di jurnal Kimia Alam, berfokus pada semacam interaksi molekuler yang dikenal sebagai persimpangan berbentuk kerucut. Persimpangan kerucut adalah titik-titik dalam geometri molekul dimana energi antara dua permukaan adalah sama. Mereka bertindak seperti corong antar keadaan elektronik, memungkinkan transisi cepat yang mengantarkan reaksi kimia. Persimpangan kerucut terjadi dalam banyak reaksi, termasuk reaksi sehari-hari seperti fotosintesis dan reaksi pendeteksi cahaya yang terjadi di retina.
Namun, karena reaksi ini terjadi begitu cepat, para ilmuwan belum pernah mengamati aksi perpotongan berbentuk kerucut. Untuk melakukan hal ini, para peneliti di Universitas Sydney menggunakan alat yang disebut ion terperangkap komputer kuantumyang mengunci partikel kuantum ke dalam medan listrik dan memanipulasinya dengan laser.
Terkait: Partikel aneh yang dapat mengingat masa lalunya tercipta di dalam komputer kuantum
“Di alam, seluruh proses selesai dalam hitungan femtodetik,” Vanessa Olaya Agudeloseorang mahasiswa doktoral di bidang kimia yang ikut menulis penelitian baru ini, mengatakan dalam a penyataan. “Itu berarti sepermiliar juta – atau satu kuadriliun – detik. Dengan menggunakan komputer kuantum, kami membangun sistem yang memungkinkan kami memperlambat dinamika kimia dari femtodetik menjadi milidetik.”
Perlambatan ini memungkinkan para peneliti untuk melakukan pengukuran yang berarti terhadap reaksi yang terjadi.
“Percobaan kami bukanlah pendekatan digital terhadap proses tersebut – ini adalah pengamatan analog langsung terhadap dinamika kuantum yang terjadi pada kecepatan yang dapat kami amati,” kata rekan penulis studi Christophe Valahu, fisikawan di University of Sydney, dalam sebuah pernyataan. penyataan.
Memahami dinamika ultracepat ini dapat menghasilkan wawasan baru mengenai reaksi kimia untuk berbagai aplikasi, kata para peneliti.
“Dengan memahami proses dasar di dalam dan di antara molekul, kita dapat membuka kemungkinan baru dalam ilmu material, desain obat, atau pemanfaatan energi surya,” kata Olaya Agudelo. “Hal ini juga dapat membantu meningkatkan proses lain yang bergantung pada molekul yang berinteraksi dengan cahaya, seperti bagaimana kabut asap tercipta atau bagaimana lapisan ozon rusak.”
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