Химики обнаружили новый способ воздействия на ход реакций путем спаривания молекул с электромагнитными возбуждениями. Для этого они проводили реакции в оптическом резонаторе, то есть в пространстве между зеркалами, разнесенными на определенное расстояние. Результаты опубликованы в журнале Science.

В результате химических реакций сложных молекул потенциально может образоваться несколько продуктов. Ученые придумали множество методов, позволяющих увеличить выход конкретных соединений, необходимых для научных или технологических нужд. В частности, можно проводить реакции при определенной температуре или давлении, добавлять катализаторы или изменять относительные концентрации исходных реагентов.

В новой работе ученые описывают принципиальной новый способ воздействия на особенности участия молекул в реакции, что сказывается на ее продуктах. В рамках эксперимента химики изучали поток растворенного производного силана сквозь неосвещенный оптический резонатор. Молекулы этого вещества содержали две функциональные группы, каждая из которых может вступить в реакцию с фтором. Оказалось, что при правильной настройке системы электромагнитные флуктуации спариваются с вибрациями молекул, влияя на вероятность того, какая из связей разорвется тем самым определяя соотношение продуктов реакции.

Эффект основан на феномене сильного вибрационного спаривания, открытого одним из соавторов данной работы Томасом Эббсеном из Университета Страсбурга (Франция) в 2012 году. Электромагнитные флуктуации повсеместны в природе. В частности, они влияют на электронные облака вокруг атомов и молекул, что приводит к возникновению ван-дер-ваальсовых сил притяжения. Между двумя металлическими пластинами, частным случаем которых могут быть зеркала, в зависимости от расстояния будут существовать электромагнитные флуктуации лишь определенных длин волн. Авторы настраивали систему в резонанс с колебаниями разных связей в молекуле и получали разные соотношения продуктов. Тем не менее, ученые пока затрудняются заранее точно предсказать степень воздействия данного метода на реакции.