“Ми хочемо кинути виклик теоретичній парадигмі, що реагенти та каталізатори повинні зв’язуватися один з одним, щоб викликати певну хімічну активність”, – говорить Джоел Юн-Чжоу з Каліфорнійського університету, Сан-Дієго, США. Команда Юн-Чжоу показала, в теорії, що каталізатор, екранований від реагентів дзеркалами, може керувати їхньою реакційною здатністю. Ця нова концепція може дозволити хімікам хімічні реакції, які вони не могли здійснити з використанням інших методів.

Дослідження було здійснене за допомогою оптичних порожнин. Дзеркала встановлюються на певній відстані, всього кілька мікрометрів один від одного і діють як резонатори для світла. Додаючи молекули до цих порожнин, вчені можуть створювати так звані поляритони.

“В нашому уявленні, взаємодія світла з речовиною це або відбиття або заломлення світла. В мікромасштабах, світло взаємодіє з речовиною, збуджуючи електрони.” каже вчений з обчислювальних матеріалів Prineha Narang з Гарвардського університету, США, який не був залучений до дослідження. “Світло не схоже на світло само по собі, а матерія сама по собі на мікрорівні не виглядає як матерія”.

Поляритони – це квазічастинки, які є напівсвітлом, напівматерією. Подібно до молекулярних орбіталей, які утворюються від поєднання атомарних орбіталей, поляритони утворюються з комбінації фотонів і молекул. Юн-Чжоу і його колеги Метью Ду і Рафаель Рібейро виявили, що вони можуть використовувати цю концепцію, щоб отримати молекули які взаємодіють одна з одною через світло, які фізично розділені і знаходяться в різних оптичних порожнинах.

Створення квазічастинок поляритонів з використанням лазерних імпульсів дозволяє гліоксиловій кислоти каталізувати цис- транс-ізомеризацію азотистої кислоти без фізичної взаємодії.

“Навіть якщо у вас є молекули в двох коробках, вони взаємодіють одна з одною”, – пояснює Юн-Чжоу. “Молекули в коробках ведуть себе як велика супермолекула. Якщо ви вплинете на одну частину супермолекули, ви впливаєте і на іншу її частину.” В результаті формування поляритонної гліоксилової кислоти в одній порожнині, цис- транс- ізомеризація азотистої кислоти на порядок більша в іншій оптичній порожнині.” Дослідники вже спостерігали таке явище з неорганічними напівпровідниками, але з точки зору хімії, це перша теорія такого роду”, говорить Ду.

Хоча їх дослідження цілком теоретичне, дослідники сподіваються на отримання експериментальних даних протягом наступних кількох років. “Цю теорію достатньо важко прийняти, бо є багато альтернативних теорій”, – зазначає Юн-Чжоу.

“Я думаю, що [команда Юн-Чжоу] робить велику роботу”, говорить Наранг. “Але коли ми використовуємо оптичні порожнини в хімічних дослідженнях, я думаю, ми повинні бути трохи обережнішими з точки зору узагальнення результатів, маючи лише теоретичні підтвердження.”

“Ми намагаємося створити чарівні коробки з молекулами, в яких можна буде здійснювати вибірковий вплив на хімічні зв’язки”, – каже Юн-Чжоу. “Ви могли б використовувати оптичні порожнини для здійснення реакцій, які не можна було зробити хімічними методами”.

Список літератури.
M Du, RF Ribeiro і J Yuen-Zhou, Chem , 2019, 5 , 1 (DOI: 10.1016 / j.chempr.2019.02.009)

---