Nei laboratori, i chimici sono abituati a considerare le reazioni sulle superfici dei catalizzatori come un processo classico: le molecole si scontrano, scambiano elettroni e formano nuove sostanze. Tuttavia, un nuovo lavoro congiunto di scienziati dell'Università di Nottingham e di Harvard mette in discussione questa semplificazione.
Il professor Gerardo Adesso della Scuola di Scienze Matematiche di Nottingham, insieme ai colleghi Melissa Mather e Anabel Lanterna, ha ottenuto un finanziamento dal programma congiunto UKRI e della National Science Foundation degli Stati Uniti. La parte americana è guidata dai professori Junho Lee e Xiuyang Xu. Il budget totale del progetto 'Entanglement Witness of Heterogeneous Surface Reactions' sarà di circa 550mila sterline per Nottingham e 700mila dollari per Harvard. La ricerca durerà tre anni a partire da ottobre 2026.
L'entanglement quantistico è uno stato in cui le proprietà delle particelle rimangono correlate anche a distanza. In condizioni normali, l'ambiente distrugge rapidamente tali correlazioni, e i chimici descrivono le reazioni senza considerare gli effetti quantistici. Il team verificherà se l'entanglement si conserva nelle reali reazioni eterogenee sulla superficie e se influenza il loro corso.
Per fare ciò, gli scienziati combineranno tre approcci: il sondaggio quantistico su scala nanometrica utilizzando difetti di azoto-lacuna nel diamante, metodi di teoria dell'informazione quantistica per confermare l'entanglement e calcoli ab initio di sistemi quantistici aperti. Se le correlazioni si riveleranno realmente quantistiche, e non classiche, ciò cambierà la comprensione della catalisi.
I risultati potrebbero portare alla creazione di nuovi strumenti per lo studio di materiali catalitici e magnetici. In prospettiva, ciò aprirà la strada a processi più efficienti di fotocatalisi, conversione dell'energia e tecnologie quantistiche, che già influenzano la produzione di fertilizzanti, la pulizia dei gas di scarico e lo sviluppo di celle solari.
Il progetto rafforzerà anche la collaborazione tra Regno Unito e Stati Uniti, sostenendo ricercatori post-dottorato nelle scienze matematiche e chimiche. Esperimenti e simulazioni saranno condotti in parallelo nei due paesi, accelerando la verifica delle ipotesi.
Se l'entanglement è realmente coinvolto nelle trasformazioni chimiche, le descrizioni abituali delle reazioni richiederanno una seria revisione.
