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2019년 12월 7일 토요일

극저온에서 관찰한 화학 중간 반응



(A diagram showing the transformation of potassium-rubidium molecules (left) into potassium and rubidium molecules (right). The middle step normally happens too fast to see, but the new study captured it for the first time. Ming-Guang Hu)


 하버드 대학의 과학자들이 절대 영도에 아주 가까운 500 나노켈빈 (nanoKelvin)의 극저온에서 화학 반응을 수백만배 느리게 해 이제까지 관찰이 어려웠던 중간 반응 단계를 관찰했습니다. 많은 화학 반응은 한 단계가 아니라 여러 단계를 거쳐서 진행되는 경우가 많습니다. 하지만 동시에 우리가 관찰하기 힘들만큼 빠르게 중간 단계가 진행됩니다. 이 중간 단계에 화학 반응의 핵심 과정에 숨어 있을 수 있기 때문에 과학자들은 다양한 방법으로 이 과정을 연구했습니다. 


 하버드 대학의 극저온 실험실은 인간이 만든 가장 낮은 저온 실험실인 국제 유인 우주 정거장의 Cold Atom Lab의 100 나노켈빈보다 높은 온도이지만, 지상에서는 가장 낮은 온도의 극저온 실험실이라고 할 수 있습니다. 연구팀은 이 환경에서 포타슘 - 루비듐 분자가 중간에 서로 결합해 4원자 분자 상태를 거쳐 각각 포타슘과 루비듐 분자가 된다는 사실을 확인했습니다. (모식도 참조)


 이 극저온 기술을 이용하면 다양한 화학반응을 천천히 관찰하거나 혹은 이제까지 알 수 없던 중간 단계를 확인할 수 있습니다. 물론 극저온에서는 일어나니 않는 반응도 있지만, 반대로 극저온 환경에서만 발생하는 특이한 반응이 있을지도 모릅니다. 앞으로 이를 통해 많은 연구가 나올 것으로 기대합니다. 


 참고 





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