Il prodotto dell'atomo D dalla reazione F + HD → HF + D con un'energia di collisione di 2,10 kcal/mol. (A) Risultati sperimentali; (B) risultati teorici. L'angolo di incrocio dei due raggi è di 160°. θ =0° e 180° indicano la direzione di diffusione in avanti e all'indietro, rispettivamente, per il coprodotto HF nel telaio del centro di massa relativo alla direzione del raggio dell'atomo F. Una caratteristica caratteristica a ferro di cavallo nella direzione di diffusione in avanti può essere chiaramente vista nel modello di diffusione. Credito: Scienza (2021). DOI:10.1126/science.abf4205
Un team di ricercatori dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, l'Accademia cinese delle scienze e la Southern University of Science and Technology, ha scoperto uno schema stimolante nelle sezioni trasversali osservate in una reazione F + HD → HF + D. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive il loro approccio su due fronti per saperne di più sul ruolo delle interazioni relativistiche spin-orbita nelle reazioni chimiche. T. Peter Rakitzis, con l'Università di Creta, e IESL-FORTH, ha pubblicato un pezzo di Perspectives nello stesso numero della rivista che delinea la difficoltà di studiare le reazioni chimiche a livello quantistico e il lavoro svolto dal team in Cina.
Studiare le reazioni chimiche mentre si verificano a livello quantistico è un lavoro difficile:non solo ci sono più cose che accadono quasi tutte contemporaneamente, ma le reazioni più interessanti avvengono in un lasso di tempo molto breve. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di superare tali problemi e di saperne di più su ciò che accade durante un solo tipo di reazione:la reazione F + HD → HF + D. A quello scopo, hanno effettuato un duplice approccio per catturare ciò che accade quando i reagenti si disperdono a causa di effetti quantistici.
La prima parte del loro esperimento prevedeva l'utilizzo di una mappa di velocità di alta qualità, tecnica dei raggi incrociati per saperne di più sulle risonanze a onde parziali. La seconda parte ha coinvolto la creazione di simulazioni basate su teorie su cosa dovrebbe accadere in tali reazioni. Come notano i ricercatori, durante una condizione di collisione, un dispositivo a raggio incrociato molecolare può rilevare il prodotto risolto dall'angolo di scattering con risoluzione dello stato di rotazione.
L'utilizzo dei dati del dispositivo e delle simulazioni insieme (che includevano gli effetti del momento angolare elettronico) ha consentito al team di osservare l'effetto del momento angolare elettronico durante una reazione chimica. Ha anche permesso ai ricercatori di osservare un interessante schema a forma di ferro di cavallo nelle sezioni trasversali della reazione mentre si svolgeva, nella direzione della dispersione. La parte teorica del loro esperimento ha suggerito che il design unico del modello è dovuto all'interferenza quantistica che si è verificata tra il divario spin-orbita positivo e negativo e le risonanze semionde. I ricercatori suggeriscono che i loro risultati forniscono un esempio di interazioni spin-orbitale che influenzano la dinamica di una reazione.
I cerchi di sinistra sono la misura sperimentale delle sezioni d'urto differenziali risolte dallo stato del prodotto della reazione F+HD, l'immagine a destra è la relativa funzione d'onda di risonanza ad onda parziale della reazione. Credito:DICP
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