Manoma, kad tikslingas naujo tipo reakcijų vykdymas gali atverti naujo variklių dizaino galimybes ir netgi būti panaudota geresniam fundamentalių globalinio atšilimo ir gyvybės genezės sąlygų supratimui.
1956 metais Cyrilas Hinshelwoodas ir Nikolajus Semionovas buvo apdovanoti Nobelio premija chemijos srityje už darbą ketvirtojo cheminių reakcijų tipo egzistavimo hipotezės srityje.
Bet dar ilgą laiką po to tyrėjai manė, kad šios reakcijos nėra itin svarbios, tad niekas iki šiol pernelyg jų ir nestudijavo.
Anksčiau svarbiomis buvo laikomos tik trys cheminių reakcijų klasės:
Unimolekulinės reakcijos, kai susidaro ar nutrūksta vieno reagento jungtys.
Bimolekulinės reakcijos, kai susiduria ir reaguoja du reagentai.
Termolekulinės asociacijos reakcijos, kai susiduria ir reaguoja du reagentai, o tada su jais susiduria trečioji molekulė, kuri pavagia šiek tiek energijos stabilizavimui.
Naujasis, ketvirtas trijų molekulių reagavimo tipas labai panašus į termolekulinę asociacijos reakciją (trečiąjį reakcijų tipą), bet užuot pašalinusi energiją, trečioji molekulė dalyvauja cheminių jungčių sudaryme ir nutraukime.
„Degimas visados buvo pradinis visų kitų cheminių mechanizmų supratimo taškas. Potencialiai gali būti nesuskaitoma daugybė reakcijų, priklausančių šiai naujai klasei, ir veikiančių dujų fazės chemijos modeliavimą“, – sako vyr. tyrėjas Michaelas Burke'as iš Kolumbijos universiteto (JAV).
„Tai gali paveikti viską, nuo naujų tipų variklių kūrimo iki debesų formavimosi, klimato kaitos, teršalų kitimo, gal netgi cheminių reakcijų, padarančių planetą tinkamą gyvybei, sekos priklausomybės nuo planetų chemijos supratimą. Mūsų atradimas atveria naują galimybių pasaulį“, – tvirtino specialistas.
Šios naujos reakcijos tipo atradimui vien standartinio eksperimentinės chemijos rinkinėlio nepakako.
Tyrėjai naudojo galingus skaičiavimo metodus, jungiančius kvantinės chemijos skaičiavimus su kinetinio transportavimo skaičiavimais, kad būtų galima tuo pat metu atlikti reakcijos ir dujų molekulių judėjimo tyrimą.
„Šių skaitmeninio modeliavimo metodų galia – jų suteikiama galimybė žvilgtelėti į agresyvias chemines aplinkas, kurių reagavimo dinamikos tyrinėti negalima eksperimentiškai“, – sako M.Burke'as.
„Mūsų skaičiavimai remiasi kompiuteriniais duomenimis, gautais iš pirminių principų: Schrödingerio lygties, fundamentalios kvantinės mechanikos lygties. Kombinuodami šiuos duomenis su kitais fizikiniais modeliais, galime tiesiogiai nustatyti vienos reakcijos įtaką iš daugelio, ką atlikti laboratorijoje itin sunku“, – teigė tyrimą atlikusios grupės vadovas.
Būtent čia fundamentalūs tyrimai pradeda išspręsti realias technologines problemas.
Grįždami į Žemę, kosminiai aparatai labai įkaista. M.Burke'as svarsto, kad ši ketvirtoji reakcijų klasė gali turėti įtakos karščio perdavimui iš atmosferos ir aparato sąlyčio vietos į gilesnius kosminės kapsulės sluoksnius, darydamos stiprų pašalinį poveikį terminės apsaugos sistemoms, saugančioms į Žemę grįžtančius astronautus ir krovinius.
„Jau seniai žinoma, kad daug dujų fazės jungimosi reakcijų labai neefektyvios, nes pradinė susidaranti molekulė gyvuoja nepakankamai ilgai ir tiesiog suyra“, – sako su tyrimu nesusijęs mokslininkas Williamas H. Greenas iš Masačusetso technologijų instituto (JAV).
Kita tyrimo stadija – naujas žinias apie trijų molekulių reakciją panaudoti bendrų teorijų, padedančių paaiškinti svarbius neatsakytus planetų mokslų ir degimo aplinkų klausimus.
Plačiau susipažinti su tyrimu galima šioje svetainėje.
