化学家揭开了压力下电子转移的秘密

化学家揭开了压力下电子转移的秘密

基本化学过程的研究在科学中占有重要地位。在最新的研究中，埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希-亚历山大大学和慕尼黑大学的研究人员详细研究了化学反应中电子转移的机制。这些结果最近发表在《自然化学》杂志上，表明氧化还原反应在自然和工程中具有深远的应用。

氧化还原反应是在细胞呼吸和光合作用中发挥核心作用的重要过程。例如，葡萄糖在细胞呼吸过程中被氧化成二氧化碳，而氧气则被还原成水。这些过程不仅具有生物学重要性，而且与工业相关，因为它们涉及电池和燃料电池，这些电池和燃料电池从化学能产生电能。从电生理学角度来看，外部电压也可以强制氧化还原反应，例如在电解中产生氯和氢 。

质子耦合电子转移

研究的一个新焦点是基于质子耦合电子转移（PCET）。该方法允许在不改变总电荷的情况下发生氧化还原反应。科学家们从根本上区分了 PCET 的两种机制：协同转移（其中电子和质子同时转移）和逐步转移（其中这些步骤分别发生）。然而，到目前为止还没有直接的方法来区分这两种机制。

为了研究光反应，研究人员分析了高压对溶液中特殊光敏分子光诱导反应的影响。结果发现，高达1,200倍大气压的高压对反应速率有显着影响。恒定的速度表明一致的响应，而变化的速度表明逐步的响应 。

对未来技术的影响

通过增加压力来控制反应从渐进机制到协调机制的能力为研究开辟了新的视角。这些发现不仅对于电子和质子运动的基本理解很重要，而且还可能对转换和存储化学能的新技术产生影响。这对于太阳能燃料发电和氢气生产的应用尤其重要。

因此，氧化还原反应机制是开发新节能技术的关键。在一个越来越依赖可持续能源解决方案的世界中，研究人员面临着进一步破译和应用这些复杂化学过程的挑战。