کنترل سرعت واکنش‌های شیمیایی با لیزر

فیزیکدان‌های کانادایی برای نخستین بار از نور لیزر به عنوان یک کاتالیست برای کنترل واکنش‌های شیمیایی استفاده کردند. به گزارش سرویس «فن‌آوری» خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، این روش‌ می‌تواند ابزاری مناسب برای دستکاری خواص مواد در سطح مولکولی باشد.
هنگامی که شیمیدان‌ها به طور سنتی از نور لیزر برای کنترل واکنش‌ها استفاده می‌کنند، مقداری از این نور توسط مولکول‌های هدف جذب می‌گردد، البته این فرآیند، امری ناخواسته و دائمی است.
در این روش جدید که (DSC)‌Dynamic Stark Control نامیده می‌شود، هیچ نوری جذب نمی‌شود و همین امر نیز باعث شده تا این روش شبیه به کاتالیست‌های شیمیایی سنتی باشد.
این روش توسط آلبرت استولو و همکارانش در مؤسسه Ottawa’s Steacie توسعه یافته است و در آن از میدان الکتریکی وابسته به پالس‌ لیزری فوق‌سریع برای اصلاح سطوح انرژی مولکولی که چگونگی واکنش را مشخص می‌کند؛ استفاده کرده‌اند.
در واقع کاتالیست‌های سنتی معمول نیز که تا حد زیادی شیمیایی هستند به منظور اصلاح نتایج واکنش شیمیایی در سطوح انرژی مولکولی تغییر ایجاد می‌کنند اما این دسته از کاتالیست‌ها به راحتی قابل توسعه و طراحی نیستند. اما DSC از طریق پالس‌های لیزری فوق سریع عمل کرده و می‌تواند برای واکنش‌های خاص نیز طراحی شود.
استولو همچنین توضیح داده است که این دسته از کاتالیست‌ها به شیمیدان‌ها اجازه خواهند داد تا سطوح انرژی را در مقیاس‌های زمانی مشابه با زمان انجام یک واکنش تنظیم کنند. بدین ترتیب می‌توان گفت DSC می‌تواند تحولی عظیم در کاتالیست‌ها ایجاد کند.

او می‌گوید: با دستیابی به توانایی به کارگیری اختیاری نیروهای الکتریکی برای مولکول‌های در حال واکنش و همچنین تنظیم دینامیکی آنها در مقیاس‌های زمانی، می‌توان دیدگاه جدیدی نسبت به طبیعت نیروهای الکتریکی‌ که واکنش‌های شیمیایی را تحت تأثیر قرار می‌دهند، به دست آورد.

طبق گفته‌های استولو، DSC به زودی جزء مهمی از جعبه ابزار کنترل کوانتومی، برای دستکاری مواد در سطح مولکولی، خواهد شد. او معتقد است DSC می‌تواند به منظور کنترل کلید‌های مولکولی در سیستم‌های کوانتومی اطلاعات، بهبود تصاویر نوری، تک سلولی‌ها و یا حتی انجام عمل‌های جراحی تک سلولی‌ها در مقیاس مولکولی، به کار رود.

به گزارش ایسنا از ستاد ویژه توسعه فن‌آوری نانو، استولو و همکارانش از پالس لیزر مادون قرمز با دوره تناوب 150 فمتوثانیه برای مولکول‌های IBr استفاده کردند، این امر باعث تجزیه آن به برم و ید شد. اتم‌های برم دارای دو حالت اتمی متفاوت می‌باشند که محققان پس از استفاده از پالس لیزری تغییرات نسبتاً زیادی در این دو حالت اتمی مشاهده کردند.

در این روش، به دلیل پایین‌تر بودن شدت پالس‌های اعمال شده از آستانه یونیزه شدن مولکول‌ها هیچ نور لیزری جذب نمی‌کنند.