基于新原理的光化学反应能效提高10倍

传统方法生产药物、塑料或化肥都需要热量来进行化学反应，但光化学就省去了这一环节，因为光可提供能量。瑞士巴塞尔大学的研究人员现在将光化学反应的能效提高10倍，从而带来更可持续和更具成本效益的应用。研究结果发表在新一期《自然・化学》杂志上。

工业化学反应通常在不同的中间产品上分几个阶段进行。光化学提供了捷径，这意味着需要的中间步骤更少。与传统化学相比，光化学还允许处理更具危害性的物质。然而，到目前为止，光化学的工业应用还不是很多，部分原因是用光供应能源往往效率低下，或者产生不必要的副产品。

巴塞尔大学奥利弗・温格教授领导的研究小组描述了一种基本原理。该原理对光化学的能源效率产生了意想不到的强大影响，并可以提高光化学反应速度。

在这种反应下，起始分子处于液体溶液中。如果它们以光的形式接收能量，它们就可以相互交换电子并形成自由基。这些极具活性的分子总是成对出现，并被溶剂像笼子一样包围起来。为了使自由基能够继续对所需的目标产物发生反应，它们需要冲出这个“笼子”，并在“笼子”外找到一个反应“伙伴”。研究团队认为，这种爆发过程是限制能源效率和光化学反应速度的决定性步骤。

只要自由基成对地留在溶剂“笼子”中，它们就可以自发地相互反应，回到起始材料中。但是，这种逆向反应浪费能量。研究小组现在能够抑制这种逆向反应，从而让一些自由基对有更多时间离开“笼子”。能爆发的自由基对越多，所需目标产品的能源效率就越高，速度就越快。

（记者张佳欣）