В лабораториях химики привыкли считать реакции на поверхности катализаторов классическим процессом: молекулы сталкиваются, обмениваются электронами и образуют новые вещества. Однако новая совместная работа учёных из Ноттингемского университета и Гарварда ставит под сомнение это упрощение.
Профессор Джерардо Адессо из Школы математических наук Ноттингема вместе с коллегами Мелиссой Мэтер и Анабель Лантерна получил финансирование по совместной программе UKRI и Национального научного фонда США. Американскую часть возглавляют профессора Джунхо Ли и Сюян Сюй. Общий бюджет проекта «Entanglement Witness of Heterogeneous Surface Reactions» составит около 550 тысяч фунтов для Ноттингема и 700 тысяч долларов для Гарварда. Исследование продлится три года начиная с октября 2026 года.
Квантовая запутанность — это состояние, при котором свойства частиц остаются связанными даже на расстоянии. В обычных условиях среда быстро разрушает такие корреляции, и химики описывают реакции без учёта квантовых эффектов. Команда проверит, сохраняется ли запутанность в реальных гетерогенных реакциях на поверхности и влияет ли она на их ход.
Для этого учёные объединят три подхода: наноразмерное квантовое зондирование с помощью дефектов азот-вакансия в алмазе, методы квантовой теории информации для подтверждения запутанности и первопринципные расчёты открытых квантовых систем. Если корреляции окажутся действительно квантовыми, а не классическими, это изменит понимание катализа.
Результаты могут привести к созданию новых инструментов для изучения каталитических и магнитных материалов. В перспективе это откроет пути к более эффективным процессам фотокатализа, преобразования энергии и квантовым технологиям, которые уже влияют на производство удобрений, очистку выхлопных газов и разработку солнечных элементов.
Проект также укрепит сотрудничество между Великобританией и США, поддержав постдоков в математических и химических науках. Эксперименты и симуляции будут проводиться параллельно в двух странах, что ускорит проверку гипотез.
Если запутанность действительно участвует в химических превращениях, привычные описания реакций потребуют серьёзного пересмотра.
