任何想要使用传统方法生产药物、塑料或肥料的人都需要热量来进行化学反应，但光化学则不然，因为光可以提供能量。获得所需产品的过程通常也需要更少的中间步骤。巴塞尔大学的研究人员现在更进一步，展示了如何将光化学反应的能量效率提高十倍。更具可持续性和成本效益的应用现在已经迫在眉睫。
工业化学反应通常发生在各种中间产品的几个阶段。光化学可以走捷径，这意味着需要更少的中间步骤。光化学还可以让您使用比传统化学更危险的物质，因为光会在受热时不易反应的物质中产生反应。然而，到目前为止，光化学还没有太多的工业应用，部分原因是用光提供能量通常效率低下或产生不需要的副产品。
巴塞尔大学奥利弗·温格教授领导的研究小组现在描述了一个基本原理，它对光化学的能量效率有着意想不到的强大影响，并且可以提高光化学反应的速度。他们的研究结果发表在《自然化学》杂志上。
在这种反应的情况下，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。这些极其活泼的分子总是成对出现，并被溶剂包围，溶剂像笼子一样包围着成对的自由基。为了使自由基能够继续与所需的目标产物发生反应，它们需要“冲破”这个笼子，并在笼子外面找到反应伙伴。温格及其博士后崔旺博士周围的团队认为，这一爆发过程是限制能量效率和光化学反应速度的决定性一步。
激进分子挣脱束缚
只要自由基成对地保留在溶剂笼中，它们就可以自发地彼此反应回到起始材料中。这种逆反应浪费能量，因为它只使用已经吸收的光回到起点。巴塞尔团队能够减缓这种逆反应，从而给激进分子更多的时间离开笼子。不需要的逆反应时间越长，能够爆发的自由基就越多，所需目标产品的开发就越节能、越快。
现在担任奥斯纳布吕克大学助理教授的王在她的研究中使用了两种特殊的染料，这两种染料都吸收光并在短时间内储存能量，然后使用它形成自由基对。然而，所检查的两种染料中的一种能够比另一种储存更多的能量并将其转移给自由基。由于额外的能量，自由基能够以十倍的效率离开溶剂笼。因此，生产的目标产品的能源效率提高了十倍。 “脱离溶剂笼的自由基与目标产物的有效形成之间的直接联系是非常明显的，”王说。
染料是关键
主要发现是，某些染料在吸收光量时可以比其他染料释放更多的自由基。 Wenger 强调说：“染料的选择可用于提高光化学反应的能量效率。”反过来，他指出能源效率也是光化学工业应用的决定性标准。
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