극저온화학
Cryochemistry |
극저온화학은 -150°C(-238°F; 123K)[1] 미만의 온도에서 화학적 상호작용을 연구하는 학문이다.그것은 '추운'을 뜻하는 그리스어 cryos에서 유래되었다.그것은 화학, 저온 생물학, 응축 물질 물리학, 그리고 심지어 우주 화학을 포함한 많은 다른 과학들과 겹친다.
영하 210도에서 얼리는 액체 질소가 보편화되면서부터 [when?]극저온화학이 관심의 대상이었다.극저온-온도 화학 상호작용은 열변동에 의해 야기되는 혼란을 줄임으로써 화학반응의 상세한 경로를 연구하기 위한 중요한 메커니즘이다.저온화학은 저온생물학의 기초를 형성하는데, 저온생물은 의학 및 연구 목적으로 느려지거나 정지된 생물학적 과정을 사용한다.
저온 동작
물질이 냉각됨에 따라 구성 요소 분자/원자 간의 상대 운동이 감소합니다. 즉, 온도가 감소합니다.냉각은 모든 운동이 멈추고 운동 에너지 또는 운동 에너지가 사라질 때까지 계속될 수 있습니다.이 조건은 절대 영도로 알려져 있으며 절대 영도 이상의 온도를 측정하는 켈빈 온도 척도의 기초를 형성합니다.섭씨 0도는 273 켈빈과 일치합니다.
절대 0에서 대부분의 원소는 고체가 되지만, 모든 원소가 이처럼 예측 가능한 행동을 하는 것은 아닙니다. 예를 들어 헬륨은 매우 특이한 액체가 됩니다.그러나 분리된 분자와 원자가 항상 결합되어 총 에너지를 낮출 수 있기 때문에 물질 간의 화학 작용은 절대 영도에 가까운 온도에서도 사라지지 않습니다.거의 모든 분자 또는 원소는 다른 온도에서 다른 특성을 보일 것이다; 충분히 차가우면, 일부 기능은 완전히 상실된다.저온 화학은 표준 화학에 비해 매우 다른 결과를 가져올 수 있으며, 물질에 대한 새로운 화학 경로는 극저온 온도에서 사용할 수 있습니다. 예를 들어 아르곤 플루오로히드화물은 17K(-256.1°C) 이하의 안정적인 화합물입니다.
냉각 방법
분자를 절대영도에 가까운 온도로 냉각하는 방법 중 하나가 레이저 냉각이다.도플러 냉각 과정에서, 레이저는 분자의 속도를 늦추거나 식히기 위해 주어진 분자의 전자로부터 에너지를 제거하기 위해 사용된다.이 방법은 양자역학에서 적용되며 입자 트랩 및 보스-아인슈타인 응축액과 관련이 있다.이 모든 방법들은 우주의 특정 지점에서 반대되는 적도 각도로 향하는 레이저로 구성된 "트랩"을 사용한다.레이저 광선의 파장은 결국 기체 원자와 그 바깥의 회전하는 전자에 닿는다.이러한 파장의 충돌은 분자를 느리게 하거나 식히기 위해 운동 에너지 상태 분율을 분율씩 감소시킵니다.레이저 냉각은 원자 시계와 원자 광학을 개선하는 데에도 사용되어 왔다.울트라콜드 연구는 보통 화학적 상호작용에 초점을 맞춘 것이 아니라 기본적인 화학적 [citation needed]특성에 초점을 맞춘다.
매우 낮은 온도 때문에, 저온 물리학과 [clarification needed]화학을 공부할 때 화학적 상태를 진단하는 것은 큰 문제이다.오늘날 사용되는 주요 기술은 광학 기술입니다. 다양한 유형의 분광학이 사용 가능하지만, 이를 위해서는 극저온 프로세스에 대한 실온 접근을 제공하는 진공 윈도우가 있는 특수 기기가 필요합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- Moskovits, M. 및 Ozin, G.A., (1976) 극저온화학, J. Wiley & Sons, New York
- 딜린저, J. R. (1957)저온 물리 화학 (조셉 R. 딜린저 편집)위스콘신 주:위스콘신 대학 출판부
- Naduvalath, B. (2013년)"초강력 분자"
- Phillips, W.D. (2012)"레이저 냉각"
- Parpia, J.M., & Lee, D.M. (2012년)'절대 제로'
- 하세가와 Y, 나카무라 D, 무라타 M, 야마모토 H, 코미네 T. (2010년)"저온 냉각기를 사용하여 고정밀 온도 제어 및 안정화.과학기기 리뷰", doi:10.1063/1.3484192
- ^ "cryochemistry". eng.thesaurus.rusnano.com. Retrieved 2020-02-24.
