Strona główna Aktualności
Przyroda

Gdy światła jest więcej, chemia przyspiesza

05.05.2017 Przyroda

W niektórych reakcjach cząsteczki pod wpływem bardziej intensywnego światła mogą reagować między sobą szybciej, wykazali naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski

W niektórych reakcjach chemicznych cząsteczki pod wpływem intensywniejszego oświetlenia mogą reagować między sobą znacznie szybciej - wykazały doświadczenia przeprowadzone w Centrum Laserowym Instytutu Chemii Fizycznej PAN i na Wydziale Fizyki UW.

Reakcje chemiczne inicjowane światłem można przyspieszyć, zwiększając intensywność ich oświetlenia - wykazały doświadczenia przeprowadzone w Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. W celu dokładnego zbadania natury zachodzących procesów, w eksperymentach użyto ultrakrótkich impulsów laserowych, nadlatujących parami jeden po drugim. Wzrost szybkości reakcji zachodzącej między poszczególnymi cząsteczkami wyniósł nawet kilkadziesiąt procent.

 

Swoje obserwacje naukowcy relacjonują na łamach czasopisma naukowego "Physical Chemistry Chemical Physics".

 

"Nasze eksperymenty dostarczają fundamentalnej wiedzy o procesach fizycznych istotnych dla przebiegu ważnych reakcji indukowanych światłem" - mówi dr hab. Gonzalo Angulo (IChF PAN). Jak twierdzi, uzyskane informacje mogą znaleźć zastosowania zwłaszcza tam, gdzie używa się źródeł światła o dużej intensywności. Jako przykłady podaje m.in. różne techniki obrazowania mikroskopowego, ultraszybką spektroskopię, jak również fotowoltaikę, ze szczególnym uwzględnieniem urządzeń koncentrujących światło, takich jak kolektory słoneczne.

 

W reakcjach inicjowanych światłem foton o odpowiedniej energii wzbudza cząsteczkę barwnika. Gdy blisko tak wzbudzonej cząsteczki znajdzie się cząsteczka wygaszacza, następuje interakcja: między obu reagentami dochodzi do transferu energii, elektronu lub protonu. Reakcje tego typu są w przyrodzie powszechne. Dobrym przykładem jest przeniesienie elektronu w fotosyntezie, która odgrywa kluczową rolę w formowaniu ziemskiego ekosystemu.

 

Okazuje się, że czynnikiem mogącym wpłynąć na przyspieszenie reakcji jest natężenie inicjującego je światła. Aby przebadać naturę zachodzących procesów, warszawscy chemicy zamiast tradycyjnego, ciągłego strumienia światła używali impulsów laserowych o czasie trwania rzędu milionowych części miliardowej sekundy. Energię impulsów dobrano tak, by pod ich wpływem cząsteczki barwnika przechodziły do wzbudzonego stanu energetycznego. Impulsy zgrupowano w pary. Odstęp czasowy między impulsami w parze wynosił kilkadziesiąt bilionowych części sekundy i był dopasowany do rodzaju reagujących cząsteczek i warunków środowiska roztworu.

 

"Teoria i same doświadczenia wymagały uwagi i ostrożności, jednak sama idea fizyczna jest tu dość prosta" - stwierdza doktorantka z IChF PAN, Jadwiga Milkiewicz. - "Żeby doszło do reakcji, w pobliżu wzbudzonej światłem cząsteczki barwnika musi się znaleźć cząsteczka wygaszacza. Jeśli więc mamy parę cząsteczek, które już ze sobą przereagowały, to znaczy, że były one dostatecznie blisko siebie. Zwiększając liczbę fotonów w czasie zwiększamy zatem szansę, że jeśli po reakcji obie cząsteczki zdążyły już wrócić do stanu podstawowego, to absorpcja nowego fotonu przez barwnik ma szansę zainicjować kolejną reakcję nim cząsteczki oddalą się od siebie w przestrzeni".

 

Przebieg reakcji w roztworach zależy od wielu czynników, takich jak temperatura, ciśnienie, lepkość czy obecność pola elektrycznego bądź magnetycznego. Badania w IChF PAN udowodniły, że czynniki te mają wpływ także na wielkość przyspieszenia reakcji przy zwiększaniu intensywności oświetlenia. O ile w niektórych warunkach przyspieszenie reakcji było niezauważalne, to w optymalnych szybkość reakcji wzrastała nawet o 25-30 proc.

 

"W dotychczasowych doświadczeniach koncentrowaliśmy się na inicjowanych światłem reakcjach transferu elektronu, czyli takich, w wyniku których zmienia się ładunek elektryczny cząsteczek. Nie widzimy jednak powodów, by zaobserwowany przez nas mechanizm nie mógł funkcjonować także w innych odmianach tych reakcji. Dlatego w najbliższym czasie spróbujemy potwierdzić jego skuteczność w reakcjach z transferem energii oraz z transferem protonu" - zapowiada dr Angulo.

 

PAP - Nauka w Polsce

 

kflo/ zan/

Podziel się
Ocena: 0 głosów

Logowanie



Nie pamiętam hasła

Rejestracja

Komentarze: 0
Skomentuj Zobacz wszystkie  

Uwaga Redakcje!

Wszelkie materiały PAP (w szczególności depesze, zdjęcia, grafiki, pliki video) zamieszczone w serwisie "Nauka w Polsce" chronione są przepisami ustawy z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych oraz ustawy z dnia 27 lipca 2001 r. o ochronie baz danych.

 

PAP S.A. zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - www.naukawpolsce.pap.pl. W przypadku portali społecznościowych prosimy o umieszczenie jedynie tytułu i leadu naszej depeszy z linkiem prowadzącym do treści artykułu na naszej stronie, podobnie jak to jest na naszym profilu facebookowym. 

 

Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów video.

 

Informacje tekstowe z kategorii "Świat" można pozyskać odpłatnie abonując Serwis Nauka i Zdrowie PAP. Serwis ten zawiera ponadto wiele innych najnowszych doniesień naukowych z zagranicy oraz materiałów dotyczących szeroko rozumianej problematyki zdrowotnej. 

 

Informacje na temat warunków umowy można uzyskać w Dziale Sprzedaży i Obsługi Klienta PAP, tel.: (+48 22) 509 22 25, e-mail:  pap@pap.pl

 

Informacje o przedruku artykułów z Serwisu Nauka w Polsce, prośby o patronaty medialne, informacje o prowadzonych badaniach, organizowanych konferencjach itd., prosimy przesyłać na adres: naukawpolsce@pap.pl

 

 

Najpopularniejsze materiały

więcej

Książka

Inka o... Inkach - monumentalne dzieje państwa inkaskiego Inka o... Inkach - monumentalne dzieje państwa inkaskiego

Z historią, zwyczajami, życiem codziennym oraz religią Inków spisaną na pocz. XVII w. przez potomka hiszpańskiego konkwistadora i inkaskiej księżniczki można zapoznać się w monumentalnym tomie "O Inkach uwagi prawdziwe", który ukazał się nakładem Państwowego Instytutu Wydawniczego.

Więcej

Myśl na dziś

Stosunek pomiędzy nauką a myśleniem staje się autentyczny dopiero wówczas, gdy dostrzegamy przedzielającą je przepaść.
Martin Heidegger

Nasz blog

Koniec schabowego? Koniec schabowego?

Zmiennokształtny makaron, mięso z probówki, wydruki z ryb czy białko z domowego reaktora – takie składniki diety proponują naukowcy. Mają być przy tym zdrowe i smaczne, a nowe prawo ułatwi ich sprzedaż.

Więcej

Tagi