信息來(lái)源：  2011年06月11日    科技日報

    本報訊 據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)6月9日報道，美國和德國科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》雜志上撰文指出，他們在實(shí)驗中發(fā)現并首次證明，一種名為“隧道控制”的新機制或許是化學(xué)反應中新的驅動(dòng)力，它可讓化學(xué)反應偏離傳統方向，獲得新的反應結果。新發(fā)現有望改變科學(xué)家對從材料科學(xué)到生物化學(xué)領(lǐng)域所發(fā)生反應的理解，并設計出新的反應。 

    這種驅動(dòng)力是無(wú)意間被發(fā)現的?？茖W(xué)家們本來(lái)是將分離出的化合物甲基羥基化烯烴（methylhydroxycarbene）在極低溫度下保存在固態(tài)氬氣中，然而，令人詫異的是，幾小時(shí)后，該化合物消失了。這促使美國佐治亞大學(xué)的理論化學(xué)教授衛斯理•艾倫團隊和德國吉森加斯特斯-李比希大學(xué)的皮特•施雷納團隊進(jìn)行大規模、更高級的計算來(lái)解開(kāi)這個(gè)謎團。

    科學(xué)家們認為，這種物質(zhì)會(huì )消失的原因只有一個(gè)，那就是發(fā)生了化學(xué)反應。但環(huán)繞在該化合物周?chē)闹挥卸栊詺鍤庠?，極低的溫度也無(wú)法提供所需的熱能，另外，得到的反應產(chǎn)物是乙醛——這是在科學(xué)家們構想的多種可能性中最不可能出現的一種。艾倫解釋道，發(fā)生這種變化的驅動(dòng)力并不是傳統的驅動(dòng)力——動(dòng)力和熱力，而是所謂的量子力學(xué)隧道效應。

    量子力學(xué)隧道效應在10年前就被科學(xué)家們在研究放射性時(shí)首次證實(shí)。在經(jīng)典力學(xué)中，分子運動(dòng)可以被理解為粒子在一個(gè)勢能面上進(jìn)行漫游，能量勢壘被看作該勢能面上的“山口”，將化合物隔離開(kāi)來(lái)。按經(jīng)典力學(xué)，當動(dòng)能小于勢壘高度時(shí)，粒子不可能穿過(guò)勢壘。但在量子力學(xué)中，微觀(guān)粒子仍有一定的概率以一定的速度穿過(guò)勢壘，這種現象被稱(chēng)為隧道效應。

    科學(xué)家之前一直認為，在化學(xué)反應中，隧道為化學(xué)反應速度提供了第二個(gè)校正因子，不會(huì )提供支配性的驅動(dòng)力。而最新實(shí)驗發(fā)現，隧道控制能對化學(xué)反應起支配作用，改變經(jīng)典力學(xué)控制下的反應結果，隧道效應能導致一個(gè)并沒(méi)有最低激活勢壘的化學(xué)反應出現。

     艾倫表示，盡管該反應在極低溫度下進(jìn)行，而且是在專(zhuān)門(mén)針對甲基羥基化烯烴的研究中發(fā)現這種“隧道控制”的，但其可能是一種普遍現象，尤其是在涉及氫轉移的反應時(shí)，并且，這種過(guò)程可能也不受極低溫度的限制。