تمكن فريق من العلماء من جامعة جورجيا وجامعتين أوروبيتين أخريين من تصنيع وتوصيف مركب أصل بعيد المنال لعائلة مهمة جدًا من المواد، وذلك لأول مرة.
قام فريق من العلماء من جامعة جورجيا في الولايات المتحدة الأمريكية وجامعتين أوروبيتين بتركيب وتوصيف مركب أصل بعيد المنال لعائلة مهمة جدًا من المواد.
ويرتبط هذا الاكتشاف، الذي نُشر مؤخرًا في مجلة Nature، بالتقاط مادة كاربين-هيدروكسي ميثيلين (HCOH) في مصفوفة الأرجون عند درجة حرارة أعلى من الصفر المطلق بإحدى عشرة درجة فقط. وفي هذه الحالة، لاحظ الباحثون تغير المادة خلال ساعات قليلة إلى الفورمالديهايد في عملية مشابهة للتحلل الإشعاعي للنواة الذرية. وعلى الرغم من أن الكيميائيين توقعوا لعدة سنوات أنه يجب عزل المادة،
وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إثبات ذلك عمليا. يوفر هذا الإنجاز فهمًا أفضل لسلوك مجموعة من المركبات الأكثر أهمية في الكيمياء العضوية والعضوية الفلزية. يوضح الكيميائي ويسلي ألين: "لقد تمكنا، لأول مرة، من إثبات التطابق التام بين الملاحظات التجريبية والتنبؤات النظرية لهذا المركب بالتحديد، ويمكن أن تكون هذه الطريقة مفيدة أيضًا لمركبات أخرى بعيدة المنال".
في حين أن عزل المركب نفسه مهم، فإن اكتشاف الفريق غير المتوقع بأن مركب الكاربين يتحلل إلى مركب الفورمالديهايد بالقرب من الصفر المطلق من خلال "النفق الكمي"، وهو أحد الجوانب الأكثر غموضًا في نظرية الكم، كان مثيرًا للاهتمام أيضًا. في النفق الكمي، يمر الجسيم عبر حاجز يكون غير قابل للعبور في الظروف العادية. يقول الباحث: "يحدث هذا النوع من الأنفاق بشكل متكرر مع الإلكترونات بسبب وزنها الخفيف، ولكن لكي يحدث هذا بالنسبة للجسيمات الأثقل مثل ذرات الهيدروجين، يجب أن تكون الحواجز أقل بكثير. في هذه الحالة، يمر مركب الكاربين عبر حاجز مرتفع للغاية، وربما يكون المثال الأكثر روعة لمثل هذه العملية في الكيمياء."
السبب وراء نظر الفريق إلى هذا المركب تحديدًا يكمن في مشروع ناسا - أراد العلماء في وكالة الفضاء معرفة ما إذا كان هذا المركب بعيد المنال موجودًا في الفضاء، لكنهم يحتاجون أولاً إلى معرفة شكله. ولسوء الحظ، لم يتمكن أحد من عزله وتوصيفه حتى هذه الدراسة. ويقول الباحث وزملاؤه وهم الكيميائيون النظريون - الذين يدرسون الكيمياء من خلال حسابات متقدمة تعتمد على قوانين الفيزياء - إن وجود هذا المركب في الفضاء أمر غير محتمل على الإطلاق. يقول الباحث: "أحد أكثر الأجزاء فائدة في بحثنا هو حقيقة أننا تمكنا من وضع تنبؤات دقيقة لتوقيع المادة حتى قبل الدراسات التجريبية في المختبر، والتي أجريت في أوروبا"، "وبالتالي، وهذا يثبت لنا قيمة كيمياء الكم في إيجاد الحلول المختبرية."
في حين تم التنبؤ بتوقيع المركب مسبقًا، إلا أن قدرته على أداء النفق الكمي كانت مفاجأة كاملة لجميع شركاء البحث، كما يقول الباحث الرئيسي. يقول ألين: "اتصل بي الباحث بيتر شراينر وقال إن آلية الاضمحلال هي نفقية، لأن المركب ظل مستقرًا تمامًا حتى عند إدخال نظير الهيدروجين الثقيل إليه". "في البداية ضحكت من هذه الفكرة، لكنني أجريت الحسابات النظرية لاختبار ما إذا كان ذلك ممكنًا بالفعل، وكنا واثقين بما يكفي لنقول أن هذه هي الآلية الأكثر احتمالية. لقد كان الأمر مذهلاً."
