Vědci odhalili, jak kvantové vakuum snižuje energii pro štěpení molekul: Otevírá cestu k čistší chemii

Tým vědců pod vedením Felipe Herrery z Millennium Institute for Research in Optics (MIRO) identifikoval kvantový jev, který umožňuje rozbíjet chemické vazby s výrazně menší energií, než je obvykle potřeba.

Tým vědců pod vedením Felipe Herrery z Millennium Institute for Research in Optics (MIRO) identifikoval kvantový jev, který umožňuje rozbíjet chemické vazby s výrazně menší energií, než je obvykle potřeba. Jejich zjištění, publikovaná v časopise Physical Review Letters, naznačují, že přirozené fluktuace elektromagnetického vakua mohou být využity k podpoře molekulární disociace.

Ačkoliv si vakuum často představujeme jako prázdný prostor, kvantová fyzika ukazuje, že je plné drobných energetických fluktuací. Vědci zjistili, že tyto fluktuace lze zesílit uvnitř nanokavit – speciálně navržených struktur v nanometrovém měřítku. Když jsou molekuly uvnitř těchto nanokavit vystaveny infračervenému světlu, interakce s amplifikovanými vakuovými fluktuacemi mění jejich molekulární vibrace, což výrazně usnadňuje rozbití chemických vazeb. Profesor Herrera vysvětluje, že tato elektrodynamická vazba molekuly uvnitř nanokavity modifikuje vibrace tak, že se chemické vazby stávají mnohem snáze rozbitelnými.

Tento objev přináší nové poznatky o tom,ak probíhají chemické reakce v extrémně malých prostředích, kde dochází k intenzivní interakci světla a hmoty. Ačkoliv mnoho výzkumných skupin po celém světě vyvíjí nanokavity pro fotonické aplikace, o chemickém chování molekul uvnitř těchto systémů se dosud vědělo jen málo. Herrera zdůrazňuje, že se poprvé ukazuje, jak lze čistě kvantové efekty, jako jsou fluktuace elektromagnetického vakua, využít k významné stimulaci reaktivity malých molekul. To má široký zájem v chemii, například pro elektrochemické reakce zachycování oxidu uhličitého nebo elektrolýzu vody pro výrobu vodíku. Pro průmysl to znamená potenciální zvýšení účinnosti známých chemických reakcí a přispění k vývoji procesů, které generují méně chemického odpadu.