მეცნიერებმა ისტორიაში პირველად შეძლეს კვანტურ ქიმიაში ჩვეულებრივ ურთიერთქმედებაზე დაკვირვება; ამისათვის კვანტური კომპიუტერი გამოიყენეს, რომელმაც პროცესის სიჩქარე ნორმალურზე 100-მილიარდჯერ შეანელა.
ასეთ ურთიერთქმედებებს კონუსურ კვეთას უწოდებენ და მის შესახებ დიდი ხანია, რაც ცნობილია, მაგრამ ისინი ძირითადად ფემტოწამები გრძელდება, ანუ წამის კვადრილიონედს, რაც პირდაპირ დაკვირვებებს შეუძლებელს ხდის.
ამის ნაცვლად, სიდნეის უნივერსიტეტისა და სან-დიეგოს კალიფორნიის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფი რეაქციას ველში ჩაჭერილი დამუხტული ნაწილაკის გამოყენებით დააკვირდა, რამაც საშუალება მისცა მიჰყოლოდნენ პროცესის ისეთ ვერსიას, რომელიც სამარადისოდ გაგრძელდებოდა.
„კვანტური კომპიუტერის გამოყენებით შევქმენით სისტემა, რომელმაც ქიმიური დინამიკის ფემტოწამებიდან მილიწამებამდე შენელების საშუალება მოგვცა. შედეგად, ძლიერ საჭირო დაკვირვებები და გაზომვები ჩავატარეთ. ასეთი რამ აქამდე არასოდეს მომხდარა“, — ამბობს სიდნეის უნივერსიტეტის ქიმიის სკოლის მკვლევარი ვანესა ოლაია აგუდელო.
კონუსური კვეთები აღწერს ენერგიის სწრაფ გადაცემას მოლეკულებს შიგნით პოტენციური ენერგიის ზედაპირებს შორის. ისინი საუკეთესოდ აღიწერება მათემატიკისა და კვანტური ფიზიკის ენების გამოყენებით, რაც მოიცავს პირგადადებულ ველებსა და ნაწილაკის ქცევის ცვალებად ტალღებს.
ქიმიური თვალსაზრისით, კვანტური რეაქციები ყველანაირ სცენარში მართავს სინათლეზე დაფუძნებულ რეაქციებს, მაგალითად, ფოტოსინთეზს და რეაქციებს ადამიანის თვალში.
ეს კვლევა შესაძლებელი გახადა იმან, რომ მეცნიერებმა შეძლეს სისტემის მახასიათებლებზე ელექტრონის მდგომარეობის ცვლილების აღწერა; ამისათვის ე. წ. trapped ion კვანტური კომპიუტერი გამოიყენეს, რომელშიც ელექტრული ველები აკავებენ, ლაზერები კი მანიპულირებენ.
მას შემდეგ, რაც კომპლექსური პროცესი განხორციელდა, ჯგუფმა შეძლო ყველაფერი ისე შეენელებინა, რომ დაკვირვებაც შესაძლებელი ყოფილიყო. მეცნიერები ამას ადარებენ ქარიან გვირაბში თვითმფრინავის ფრთაზე მიმდინარე აეროდინამიკაზე დაკვირვებას.
„ჩვენი ექსპერიმენტი არ იყო ამ პროცესთან ციფრული მიახლოება — ეს გახლდათ პირდაპირი ანალოგური დაკვირვება კვანტურ დინამიკაზე, ისეთ სიჩქარეზე, რომ დაკვირვება შეგვძლებოდა“, — ამბობს სიდნეის უნივერსიტეტის ფიზიკის სკოლის მკვლევარი კრისტოფ ვალაჰუ.
ვინაიდან კონუსური კვეთები ფოტოქიმიაში ძლიერ გავრცელებულია, ახალი კვლევა წარმოუდგენლად გამოსადეგი იქნება მრავალ სხვადასხვა სფეროში. კვლევა კიდევ ერთხელ აჩვენებს, რამდენი ახალი რამის პოვნა შეიძლება, როდესაც სხვადასხვა დარგის წარმომადგენლები ერთი მიზნისთვის ერთიანდებიან.
უფრო ზოგადად კი, კვანტური კომპიუტერები ბევრ რამეს გვპირდება ყველა სახის რეაქციისა და კვეთის სიმულირების მიმართულებით.
„მოლეკულებს შიგნით და მათ შორის მიმდინარე საბაზისო პროცესებში გარკვევა, შესაძლებლობათა ახალ ფანჯარას გაგვიხსნის მასალების მეცნიერებაში, პრეპარატების შექმნაში, მზის ენერგიის მოპოვებაში. ასევე შეიძლება დაგვეხმაროს სხვა ისეთი პროცესების გაუმჯობესებაში, რომლებიც დამოკიდებულია მოლეკულების სინათლესთან ურთიერთქმედებაზე, მაგალითად, როგორ წარმოიქმნება სმოგი ან როგორ ზიანდება ოზონის შრე“, — ამბობს ოლაია აგუდელო.
კვლევა Nature Chemistry-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია sydney.edu.au-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
