במעבדות, כימאים רגילים להתייחס לתגובות על פני זרזים כתהליך קלאסי: מולקולות מתנגשות, מחליפות אלקטרונים ויוצרות חומרים חדשים. עם זאת, עבודה משותפת חדשה של מדענים מאוניברסיטת נוטינגהם והרווארד מטילה ספק בפישוט זה.
פרופסור ג'רארדו אדסו מבית הספר למדעי המתמטיקה בנוטינגהם, יחד עם עמיתים מליסה מאתר ואנבל לאנטרנה, קיבל מימון במסגרת תוכנית משותפת של UKRI והקרן הלאומית למדע של ארה"ב. את הצד האמריקאי מובילים פרופסורים ג'ונהו לי וסויין שו. התקציב הכולל של הפרויקט "Entanglement Witness of Heterogeneous Surface Reactions" יעמוד על כ-550 אלף פאונד לנוטינגהם ו-700 אלף דולר להרווארד. המחקר יימשך שלוש שנים החל מאוקטובר 2026.
שזירה קוונטית היא מצב שבו תכונות של חלקיקים נשארות קשורות גם במרחק. בתנאים רגילים, הסביבה הורסת במהירות קורלציות כאלה, וכימאים מתארים תגובות ללא התחשבות באפקטים קוונטיים. הצוות יבדוק האם שזירה נשמרת בתגובות הטרוגניות אמיתיות על פני שטח והאם היא משפיעה על מהלכן.
לשם כך, המדענים ישלבו שלוש גישות: חישה קוונטית בקנה מידה ננומטרי באמצעות פגמי חנקן-ואקנסיה ביהלום, שיטות של תורת המידע הקוונטי לאישור שזירה, וחישובים מאב-ראשונים של מערכות קוונטיות פתוחות. אם הקורלציות אכן יהיו קוונטיות ולא קלאסיות, הדבר ישנה את ההבנה של קטליזה.
התוצאות עשויות להוביל ליצירת כלים חדשים לחקר חומרים קטליטיים ומגנטיים. בטווח הארוך, זה יפתח דרכים לתהליכים יעילים יותר של פוטוקטליזה, המרת אנרגיה וטכנולוגיות קוונטיות, שכבר משפיעות על ייצור דשנים, ניקוי גזי פליטה ופיתוח תאים סולאריים.
הפרויקט גם יחזק את שיתוף הפעולה בין בריטניה לארה"ב, ויתמוך בפוסט-דוקטורנטים במדעי המתמטיקה והכימיה. ניסויים וסימולציות יתבצעו במקביל בשתי המדינות, מה שיזרז את בדיקת ההשערות.
אם שזירה אכן משתתפת בטרנספורמציות כימיות, התיאורים הרגילים של תגובות ידרשו בחינה מחודשת רצינית.
