Kimia yang lebih baik melalui antena kecil – Sains Terkini


Sebuah tim peneliti di Universitas Tokyo telah memperkenalkan metode ampuh untuk secara aktif memutuskan ikatan kimia menggunakan eksitasi pada antena kecil yang diciptakan oleh laser inframerah. Proses ini mungkin memiliki aplikasi di seluruh kimia sebagai cara untuk mengarahkan reaksi kimia ke arah yang diinginkan. Secara khusus, reaksi yang digunakan dalam sektor energi, farmasi, dan manufaktur dapat menjadi jauh lebih efisien dengan meningkatkan hasil sambil mengurangi limbah.

Kimia adalah usaha yang berantakan, karena mungkin ada berbagai cara bahan kimia awal dapat bereaksi, dan setiap jalur dapat mengarah pada pembentukan produk yang berbeda. Selama bertahun-tahun, ahli kimia telah mengembangkan banyak alat – termasuk mengubah suhu, konsentrasi, pH, atau pelarut – untuk mendorong reaksi untuk memaksimalkan hasil dari molekul yang diinginkan.

Namun, jika diberi kemampuan untuk secara selektif mengontrol pembuatan atau pemutusan ikatan individu dalam suatu molekul, para ilmuwan dapat sangat meningkatkan efisiensi reaksi ini, sambil meminimalkan produk samping yang tidak diinginkan. "Mampu mengendalikan reaksi kimia pada tingkat molekuler – yaitu, kemampuan untuk secara selektif memutuskan atau membentuk ikatan kimia, adalah tujuan utama bagi ahli kimia fisik," kata penulis pertama Ikki Morichika.

Salah satu cara untuk mengendalikan ikatan mana yang rusak selama reaksi kimia adalah dengan membuat molekul bergetar dengan menggairahkannya dengan sinar laser inframerah. Karena setiap jenis ikatan kimia menyerap panjang gelombang cahaya tertentu, mereka dapat diaktifkan secara individual. Sayangnya, sulit untuk memberikan energi yang cukup di seluruh sampel untuk menghasilkan intensitas getaran yang diperlukan. Tim di The University of Tokyo mampu mengatasi masalah ini dengan membuat antena emas kecil, masing-masing selebar 300 nanometer, dan dengan menerangi mereka dengan laser inframerah. Ketika cahaya inframerah dari frekuensi yang tepat hadir, elektron di antena berosilasi bolak-balik selaras dengan gelombang cahaya, yang menciptakan medan listrik yang sangat intens. Fenomena ini disebut "resonansi plasmonik," dan mensyaratkan bahwa antena memiliki bentuk dan ukuran yang tepat. Resonansi plasmonic memfokuskan energi laser pada molekul terdekat, yang mulai bergetar. Getaran semakin ditingkatkan dengan membentuk bentuk gelombang laser inframerah sehingga frekuensinya berubah dengan cepat dalam waktu, mengingatkan pada kicau burung. "Ini berhasil menunjukkan bahwa kombinasi optik ultrafast dan nano-plasmonics berguna untuk eksitasi getaran selektif yang efisien," kata penulis senior Satoshi Ashihara.

Di masa depan, teknik ini dapat diterapkan pada produksi bahan bakar yang lebih bersih atau obat-obatan yang lebih murah saat proses kimianya dioptimalkan.

Referensi:

Material disediakan oleh Institut Ilmu Industri, Universitas Tokyo. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.