что такое лазерная химия
ЛА́ЗЕРНАЯ ХИ́МИЯ
Том 16. Москва, 2010, стр. 599
Скопировать библиографическую ссылку:
ЛА́ЗЕРНАЯ ХИ́МИЯ, изучает изменение состава и структуры вещества в результате химич. реакций, инициируемых при возбуждении атомов и молекул вещества лазерным излучением. Лазерное воздействие на химич. реакции может быть тепловым (когда все инициируемые лазерным излучением химич. процессы протекают в условиях, близких к термодинамич. равновесию) или фотохимическим (когда скорости химич. процессов существенно превышают скорость установления термодинамич. равновесия в реагирующей системе). Специфич. свойства лазерного излучения могут оказывать решающее влияние на закономерности протекания химич. процессов во всех фазовых состояниях вещества. Так, высокая монохроматичность и возможность плавной перестройки длины волны лазерного излучения позволяют избирательно возбуждать (активировать) частицы (атомы и молекулы) одного вида, вовлекая их в химич. реакции, и не затрагивать при этом частицы др. видов. Такая межмолекулярная селективность лазерного возбуждения ограничена лишь степенью перекрывания соответствующих полос в спектре поглощения вещества. Высокая интенсивность лазерного излучения позволяет получить высокие концентрации активированных частиц и свободных радикалов в смеси, что обеспечивает высокий выход конечного продукта и возможность изменения каналов протекания реакции. Использование импульсов лазерного излучения малой длительности позволяет снять ограничение селективности, связанное с обменом энергией между разл. частицами и даже с внутримолекулярным перераспределением энергии разл. химич. связей. Высокая пространственная когерентность лазерного излучения даёт возможность хорошей его фокусировки, что позволяет проводить химич. реакции локально, с пространственным разрешением вплоть до нескольких десятых микрометра. Использование лазерного излучения в химии началось в сер. 1960-х гг. – после создания и распространения лазеров. Развитие Л. х. тесно связано с развитием лазерной техники, спектроскопии (в т. ч. спектроскопии высоковозбуждённых состояний и кинетич. спектроскопии), химич. кинетики, молекулярной динамики. Сложилось неск. самостоят. направлений в Л. х. в зависимости от состава реагирующей системы, её фазового состояния и параметров лазерного излучения, используемого для инициирования химич. реакций.
Лазерная химия – с чем ее едят?
Лазерная химия изучает химические процессы, стимулируемые лазерным излучением, в которых решающую роль играют специфические свойства лазерного излучения. Так, высокая монохроматичность лазерного излучения позволяет селективно возбуждать молекулы одного вида, при этом молекулы других видов остаются невозбужденными.
Возможность фокусировки лазерного излучения позволяет вводить энергию локально, в определенную область объема, занимаемого реагирующей смесью.
Лазерное воздействие на химические реакции бывает тепловым и фотохимическим. При тепловом воздействии реагирующая смесь только нагревается, энергия распределяется равномерно по всем степеням свободы реагирующих молекул. Преимущество лазерного нагрева — возможность вводить энергию в нужное место вещества и за короткое время, а также избегать нежелательного контакта реагентов с нагреваемой поверхностью реактора. Локальный нагрев реагентов при этом может достигать тысяч градусов, что крайне трудно при других способах нагрева.
Фотохимическое воздействие лазерного излучения дает возможность достигать концентраций возбужденных молекул или радикалов, намного превышающих равновесное значение при данной температуре. Лазерное излучение используют для стимулирования реакций в твердых телах, в частности при создании больших интегральных схем в микроэлектронике.
Применение лазерного излучения в химии наиболее эффективно для процессов, связанных с получением дорогостоящих продуктов и изделий (например, при разделении изотопов).
Лазерная офтальмология и микрохирургия, в конечном счете, та же лазерная химия, но для медицинских целей. По данным Всемирной организации здравоохранения аномалиями рефракции глаза страдают более 45% населения всего мира. В России этот показатель равен 48% и постоянно растет в связи с урбанизацией. У подростков отмечается рост аномалий рефракции, и этот показатель достигает 80%.
Лазерное лечение по праву занимает ведущее место, так как по сравнению с лекарственными препаратами и хирургическими методами является наиболее эффективным, безвредным, бескровным, безболезненным, не требующим отказа от обычного образа жизни. Лазер — единственный способ лечения диабетической ретинопатии, могущий сохранить зрение, при тромбозах, нарушениях кровообращения в сетчатке и зрительном нерве, кровоизлияниях, при нарушениях в сетчатке, связанных с гипертонической болезнью, атеросклерозом, при близорукости или миопии, дальнозоркости или гиперметропии и астигматизме, разрывах и отслойках сетчатки.
С помощью лазерной коррекции зрения десятки миллионов людей избавились от близорукости и дальнозоркости, обрели зрение после удаления катаракты.
Работает Институт лазерной физики (Новосибирск). Можно почитать: и др. Химические лазеры. М.: Наука, 1982; Открытие доктора Федорова. Биографические очерки. В 3-х книгах. — М.: 2007 (воспоминания о всемирно известном враче-офтальмологе академике Святославе Николаевиче Федорове, написанные его коллегами и друзьями); Саркисян коррекция зрения: мифы и реальность. — М.: 2006.
Лазерная химия с чем ее едят?
Лазерная химия изучает химические процессы, стимулируемые лазерным излучением, в которых решающую роль играют специфические свойства лазерного излучения. Так, высокая монохроматичность лазерного излучения позволяет селективно возбуждать молекулы одного вида, при этом молекулы других видов остаются невозбужденными. Возможность фокусировки лазерного излучения позволяет вводить энергию локально, в определенную область объема, занимаемого реагирующей смесью.
Лазерное воздействие на химические реакции бывает тепловым и фотохимическим. При тепловом воздействии реагирующая смесь только нагревается, энергия распределяется равномерно по всем степеням свободы реагирующих молекул. Преимущество лазерного нагрева – возможность вводить энергию в нужное место вещества и за короткое время, а также избегать нежелательного контакта реагентов с нагреваемой поверхностью реактора. Локальный нагрев реагентов при этом может достигать тысяч градусов, что крайне трудно при других способах нагрева.
Фотохимическое воздействие лазерного излучения дает возможность достигать концентраций возбужденных молекул или радикалов, намного превышающих равновесное значение при данной температуре. Лазерное излучение используют для стимулирования реакций в твердых телах, в частности при создании больших интегральных схем в микроэлектронике.
Применение лазерного излучения в химии наиболее эффективно для процессов, связанных с получением дорогостоящих продуктов и изделий (например, при разделении изотопов).
Лазерная офтальмология и микрохирургия, в конечном счете, та же лазерная химия, но для медицинских целей. По данным Всемирной организации здравоохранения аномалиями рефракции глаза страдают более 45% населения всего мира. В России этот показатель равен 48% и, постоянно растет в связи с урбанизацией. У подростков отмечается рост аномалий рефракции и этот показатель достигает 80%. Лазерное лечение по праву занимает ведущее место, так как по сравнению с лекарственными препаратами и хирургическими методами, является наиболее эффективным, безвредным, бескровным, безболезненным, не требующим отказа от обычного образа жизни. Лазер – единственное способ лечения диабетической ретинопатии, могущий сохранить зрение, при тромбозах, нарушениях кровообращения в сетчатке и зрительном нерве, кровоизлияниях, при нарушениях в сетчатке связанные с гипертонической болезнью, атеросклерозом, близорукости или миопии, дальнозоркости или гиперметропии и астигматизме, разрывах и отслойках сетчатки. С помощью лазерной коррекции зрения десятки миллионов людей избавились от близорукости и дальнозоркости, обрели зрение после удаления катаракты.
Работает Институт лазерной физики (Новосибирск). Можно почитать: Башкин А.С. и др. Химические лазеры. М.: Наука, 1982; Открытие доктора Федорова. Биографические очерки. В 3-х книгах. – М.: 2007 (воспоминания о всемирно известном враче-офтальмологе академике Святославе Николаевиче Федорове, написанные его коллегами и друзьями); Саркисян К.А. Лазерная коррекция зрения: мифы и реальность. – М.: 2006.
ЛАЗЕРНАЯ ХИМИЯ
— хим. превращения, осуществляемые под воздействием лазерного излучения. Направленность и высокая интенсивность излучения (см. Лазер )обеспечивают высокую скорость ввода энергии в объём, где протекает хим. реакция, её точную пространственную и временную локализацию, дозированность и стерильность. При этом возможны как гомофазные реакции с полным исключением влияния стенок, ограничивающих объём, так и процессы, происходящие только на поверхности раздела фаз, в стенках реактора и т. п. Монохроматичность лазерного излучения позволяет осуществлять резонансное воздействие на исходные или конечные вещества, что даёт возможность реализации селективных процессов.
Лит.: Тальрозе В. Л., Барашев П. П., Химическое действие лазерного излучения, «Ж. Всесоюз. хим. общества им. Д. И. Менделеева», 1973, т. 18, с. 15; Карлов Н. В., Прохоров А. М., Лазерное разделение изотопов, «УФН», 1976, т. 118, с. 58.1; Бункин Ф. В., Кириченко Н. А., Лукьянчук Б. С., Термохимическое действие лазерного излучения, «УФН», 1982, т. 138, с. 45; Летохов В. С., Нелинейные селективные фотопроцессы в атомах и молекулах, М., 1983; Молин Ю. Н., Панфилов В. Н., Петров А. К., Инфракрасная фотохимия, Новосиб., 1985; Акулин В. М., Карлов Н. В., Интенсивные резонансные взаимодействия в квантовой электронике, М., 1987. Н. В. Карлов, Б. С. Лукъянчук.
ЛА́ЗЕРНАЯ ХИ́МИЯ
Том 16. Москва, 2010, стр. 599
Скопировать библиографическую ссылку:
ЛА́ЗЕРНАЯ ХИ́МИЯ, изучает изменение состава и структуры вещества в результате химич. реакций, инициируемых при возбуждении атомов и молекул вещества лазерным излучением. Лазерное воздействие на химич. реакции может быть тепловым (когда все инициируемые лазерным излучением химич. процессы протекают в условиях, близких к термодинамич. равновесию) или фотохимическим (когда скорости химич. процессов существенно превышают скорость установления термодинамич. равновесия в реагирующей системе). Специфич. свойства лазерного излучения могут оказывать решающее влияние на закономерности протекания химич. процессов во всех фазовых состояниях вещества. Так, высокая монохроматичность и возможность плавной перестройки длины волны лазерного излучения позволяют избирательно возбуждать (активировать) частицы (атомы и молекулы) одного вида, вовлекая их в химич. реакции, и не затрагивать при этом частицы др. видов. Такая межмолекулярная селективность лазерного возбуждения ограничена лишь степенью перекрывания соответствующих полос в спектре поглощения вещества. Высокая интенсивность лазерного излучения позволяет получить высокие концентрации активированных частиц и свободных радикалов в смеси, что обеспечивает высокий выход конечного продукта и возможность изменения каналов протекания реакции. Использование импульсов лазерного излучения малой длительности позволяет снять ограничение селективности, связанное с обменом энергией между разл. частицами и даже с внутримолекулярным перераспределением энергии разл. химич. связей. Высокая пространственная когерентность лазерного излучения даёт возможность хорошей его фокусировки, что позволяет проводить химич. реакции локально, с пространственным разрешением вплоть до нескольких десятых микрометра. Использование лазерного излучения в химии началось в сер. 1960-х гг. – после создания и распространения лазеров. Развитие Л. х. тесно связано с развитием лазерной техники, спектроскопии (в т. ч. спектроскопии высоковозбуждённых состояний и кинетич. спектроскопии), химич. кинетики, молекулярной динамики. Сложилось неск. самостоят. направлений в Л. х. в зависимости от состава реагирующей системы, её фазового состояния и параметров лазерного излучения, используемого для инициирования химич. реакций.