Ученые Колумбийского университета (США) открыли новый класс химических реакций, который был предсказан 60 лет назад и который может открыть путь к новому типу двигателей. Не исключено также, что он прольет свет на фундаментальные вопросы зарождения жизни.
В 1956 году английский химик Сирил Хиншелвуд и советский ученый Николай Семенов получили Нобелевскую премию по химии за создание теории цепных реакций и предсказали существование четвертого класса химических реакций.
До сих пор, однако, только три типа реакций считались химически важными:
Мономолекулярная реакция, когда одно вещество создает или разрушает связи.
Бимолекулярная реакция, когда сталкиваются и вступают в реакцию два вещества.
Тримолекулярная ассоциативная реакция, когда два вещества сталкиваются и сочетаются, а затем вступают в контакт с третьей молекулой, которая забирает часть энергии.
Новый, четвертый класс тримолекулярной реакции похож на третий, но вместо того чтобы забирать энергию третья молекула принимает участие в создании и разрушении химических связей.
Для того чтобы найти новый класс реакций, исследователи использовали компьютерные методы, сочетающие квантовые вычисления с кинетическими, чтобы смоделировать реакцию и движение молекул газа одновременно. Расчеты ученых были основаны на уравнении Шредингера и на данных других физических моделей, что позволило им вычленить след отдельной реакции из ряда многих — очень трудная задача для лабораторных условий.
«Окисление всегда было отправной точкой понимания всех видов химических механизмов, — говорит руководитель исследования Майкл Берк. — Потенциально может существовать бесчисленное количество реакций этого нового класса, которые оказывают влияние на описание химии газовой фазы. Наша работа открывает целый новый мир возможностей, от создания новых типов двигателей до понимания планетарной химии, ответственной за образование облаков, изменение климата, эволюции загрязняющих агентов, даже за ряд реакций, которые влияют на условия появления внеземной жизни».
В частности, по мнению Берка, четвертый класс реакций может оказать влияние на теплоотдачу в космических аппаратах, возвращающихся на Землю и испытывающих воздействие высоких температур. С ее помощью можно было бы создать системы термальной защиты космонавтов и грузов, сообщает Science Alert.