Laboratuvarlarda kimyagerler, katalizör yüzeylerindeki reaksiyonları klasik bir süreç olarak düşünmeye alışkındır: moleküller çarpışır, elektron alışverişi yapar ve yeni maddeler oluşturur. Ancak Nottingham Üniversitesi ve Harvard'dan bilim insanlarının yeni ortak çalışması bu basitleştirmeyi sorguluyor.
Nottingham Matematik Bilimleri Okulu'ndan Profesör Gerardo Adesso, meslektaşları Melissa Mather ve Anabel Lanterna ile birlikte UKRI ve ABD Ulusal Bilim Vakfı'nın ortak programı kapsamında finansman aldı. Amerikan tarafına Profesör Junho Lee ve Siyang Xu başkanlık ediyor. 'Entanglement Witness of Heterogeneous Surface Reactions' projesinin toplam bütçesi Nottingham için yaklaşık 550 bin sterlin ve Harvard için 700 bin dolar olacak. Araştırma, 2026 yılı Ekim ayından itibaren üç yıl sürecek.
Kuantum dolanıklığı, parçacıkların özelliklerinin mesafe boyunca bile bağlı kaldığı bir durumdur. Normal koşullarda çevre bu tür korelasyonları hızla yok eder ve kimyagerler reaksiyonları kuantum etkilerini hesaba katmadan tanımlar. Ekip, dolanıklığın gerçek heterojen yüzey reaksiyonlarında korunup korunmadığını ve reaksiyonların gidişatını etkileyip etkilemediğini test edecek.
Bunun için bilim insanları üç yaklaşımı birleştirecek: elmastaki azot-boşluk kusurlarıyla nano ölçekli kuantum algılama, dolanıklığı doğrulamak için kuantum bilgi teorisi yöntemleri ve açık kuantum sistemlerin ilk prensiplerden hesaplamaları. Korelasyonlar gerçekten klasik değil de kuantumsa, bu kataliz anlayışını değiştirecek.
Sonuçlar, katalitik ve manyetik malzemeleri incelemek için yeni araçların geliştirilmesine yol açabilir. Uzun vadede bu, gübre üretimini, egzoz gazı arıtımını ve güneş pili geliştirmeyi zaten etkileyen daha verimli fotokataliz, enerji dönüşümü ve kuantum teknolojileri süreçlerinin önünü açabilir.
Proje ayrıca Birleşik Krallık ile ABD arasındaki iş birliğini güçlendirecek ve matematik ile kimya bilimlerinde doktora sonrası araştırmacıları destekleyecek. Deneyler ve simülasyonlar iki ülkede paralel olarak yürütülecek ve bu da hipotezlerin test edilmesini hızlandıracak.
Eğer dolanıklık gerçekten kimyasal dönüşümlerde rol oynuyorsa, reaksiyonların alışılmış tanımları ciddi bir revizyon gerektirecek.
