納米反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)“閃電級(jí)”

閃電是大自然中一種神奇而又具有巨大能量的現(xiàn)象，而在閃電中，局部的電場(chǎng)強(qiáng)度可以達(dá)到每米100萬(wàn)伏特以上，在這樣的強(qiáng)電場(chǎng)下，一系列化學(xué)反應(yīng)都可以發(fā)生。科研人員也在思考，能否制造出這樣的強(qiáng)定向電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)控從而為人類服務(wù)。

記者23日從廈門大學(xué)獲悉，該校洪文晶教授團(tuán)隊(duì)與程俊教授、田中群教授、夏海平教授、白敏冬教授和蘭州大學(xué)張浩力教授團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際上首次利用高達(dá)每米1億伏特的高強(qiáng)度定向電場(chǎng)，在納米尺度的反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)分子化學(xué)反應(yīng)速率的選擇性調(diào)控，為未來(lái)基于清潔能源的綠色化學(xué)合成提供了新思路。該研究成果22日在線發(fā)表于國(guó)際期刊《科學(xué)·進(jìn)展》上。

化學(xué)反應(yīng)的選擇性調(diào)控因可以實(shí)現(xiàn)綠色、經(jīng)濟(jì)的化學(xué)品生產(chǎn)而成為化學(xué)化工研究人員長(zhǎng)期追求的目標(biāo)，而定向電場(chǎng)催化是具有高效調(diào)控能力的綠色技術(shù)之一。理論化學(xué)家預(yù)測(cè)，通過(guò)改變外加電場(chǎng)方向與化學(xué)反應(yīng)中活化的化學(xué)鍵方向的夾角，可以選擇性調(diào)控化學(xué)反應(yīng)，以進(jìn)行高效清潔的綠色化學(xué)合成。然而，這一理論預(yù)測(cè)遲遲無(wú)法被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，該研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先研發(fā)了高強(qiáng)度定向電場(chǎng)下研究化學(xué)反應(yīng)速率的精密科學(xué)儀器技術(shù)，將單個(gè)有機(jī)分子定向地連接在兩個(gè)原子級(jí)尺寸的電極之間，從而解決了化學(xué)反應(yīng)中分子的朝向控制問(wèn)題。在這一過(guò)程中，研究人員獲得了對(duì)單個(gè)分子能產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)度比閃電中電場(chǎng)強(qiáng)度高出2到3個(gè)數(shù)量級(jí)的高強(qiáng)度定向電場(chǎng)，并發(fā)現(xiàn)在一個(gè)納米尺度的反應(yīng)器中，施加的高強(qiáng)度定向電場(chǎng)對(duì)于電場(chǎng)在反應(yīng)軸方向有分量的化學(xué)反應(yīng)，在反應(yīng)速率方面有超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí)的顯著提升。

標(biāo)簽： 閃電