飞秒级化学反应放缓至肉眼可见

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科技日报北京8月28日电 （记者张佳欣）据28日《自然·化学》杂志报道，澳大利亚悉尼大学的科学家首次使用量子计算机直接观察到一个对化学反应至关重要的过程，实现这一突破的关键是将原过程速度从飞秒尺度减慢至毫秒尺度。

研究人员表示，了解分子内部和分子之间的这些基本过程，有助于在材料科学、药物设计或太阳能收集方面开辟新的可能性，还可帮助改进其他依赖于分子与光相互作用的过程。

研究小组目睹了化学中一种常见的被称为“圆锥形交叉点”的几何结构引起的单个原子的干涉图案。

圆锥形交叉点对于快速光化学过程是至关重要的。自20世纪50年代以来，化学家们一直试图直接观察化学动力学中的这种几何过程，但由于涉及的时间尺度非常快，直接观察它们是不可行的。

为了解决这个问题，研究人员使用量子计算机建立了一个系统，该系统能够将化学动力学从飞秒减缓到毫秒尺度，这种前所未有的突破使他们能够进行有意义的观察和测量。

在光化学反应中，如植物通过光合作用从太阳获得能量，分子以闪电般的速度传递能量，形成被称为圆锥形交叉点的交换区。这项研究减慢了量子计算机的动力学速度，并揭示了与光化学中的圆锥形交叉预测到的但未见过的明显特征。