도쿄 대학의 나카무라 에이치 특임 교수의 연구 그룹은 확률 론적으로 일어나는 하나 하나 분자의 반응 거동을 현미경으로 보는 것으로, 그 거동이 양자 역학의 이론의 예측에 합치하는 것을 처음으로 분명 했다.
이중 슬릿 실험은 전자의 양자성을 나타내는 유명한 실험이다.전자 하나 하나는 입자로서 랜덤하게 거동하는 한편, 파로서의 법칙성도 나타낸다.분자간의 반응도 마찬가지로 거동하는 것으로 예측되어 왔지만 실험적 증명은 없었다.
이번에, 이 양자역학적 전이 상태 이론의 예측을 실증했다.두 분자가 화학 반응하는 모습을 원자 분해능 전자 현미경으로 직접 관찰.그 경과를 실시간으로 추적한 결과, 분자 하나 하나는 무작위이지만 총합을 취하면 1차 반응(반응 속도가 XNUMX종류의 반응물질 농도에 비례하는 반응)이라는 법칙에 따른다는 양자역학 이론 의 예측을 입증했다.
화학반응 연구는 19세기 이래, 반응 용기 내에 넣은 아보가드로수(10의 23승)개의 분자의 총량의 증감(벌크 실험)을 추적함으로써 행해져 왔다.이번에, 60차원(카본나노튜브라고 하는 통상 물질내)에 배열시킨 [XNUMX] 풀러렌 분자(탄소 원자가 축구공 형상에 결합한 분자)의 반응을, 분자 하나 하나에 대해, 온도를 바꾸면서 원자 분해능 전자 현미경으로 직접 관찰하여 수십 개의 분자에 대해 적산하였다.
이번에, 현미경을 이용하여 화학반응이라는 분자의 「움직임」을 기록해 해석할 수 있는 것을 실증했다.이를 통해 새로운 화학 반응의 발견, 우주 공간 및 지구 내부 등 고에너지 환경에서의 반응 모델의 제창, 나아가 원유의 접촉 개질 등의 공업 스케일 반응에 있어서의 고효율 촉매의 개발이나 합리적인 화학 반응 프로세스 의 디자인으로 이어질 것으로 예상된다.
