利用量子化学计算，科学家们发现，在20K以下，外电场可以极大地改变几种化学反应的动力学，在这种情况下，量子隧道效应主导着反应途径。
量子隧道效应是一种现象，其中粒子可以通过它们没有能量克服的势能障碍。在接近绝对零度的反应中，这是主要的反应途径。与此同时，电场长期以来一直被认为具有控制化学反应的潜力，但是实验证据这种效应直到最近才被发现。
现在，一个由塞巴斯蒂安Kozuch来自以色列内盖夫本-古里安大学的科学家将这两个概念结合起来，并研究了三种有机化合物——戊二烯π键移动、半bullvalent Cope重排以及重氮二环己二烯如何降解为环丁二烯和N2在伪复古diels - alder反应中——揭示了外电场对分子内简单转化的影响。
“这项研究引入了外电场作为一种有价值的工具，能够调节在超低温下由量子力学隧道效应发生的化学过程，并为更严格地控制受奇异且总是令人困惑的量子力学定律支配的反应提供了一个优雅而有前途的起点，”评论说安东尼奥Fernandez-Ramos他在西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学模拟化学反应，研究化学反应的动力学。
研究人员预测，在反应只能通过重原子隧穿(比氢大的原子的量子隧穿)进行的温度下，这三种体系的动力学会受到巨大影响。它们通过改变电场的方向和强度来控制反应速率，甚至可以通过施加一定方向的电场来停止重氮二环己二烯的降解。
“这是迄今为止尚未探索的领域的首次研究，将外部电场和低温下的量子隧道结合起来，这令人耳目一新，它为未来许多有趣和基础的化学反应发现打开了一扇门，”评论说Edyta格里尔他在美国纽约城市大学巴鲁克学院的研究主要集中在有机化学中的重原子隧道。
“我们看到了许多非常有趣的效果，但意想不到的是戊二烯，”科祖什解释说。“我们预计反应会根据电场的方向加快或减慢，然而，当电场垂直于分子平面时，我们看到势垒下降了，但反应的速度却慢了很多。”“这一观察结果违背了正常反应的既定动力学模型，然而，在隧穿机制中，势垒宽度变得极其重要。”Kozuch补充说:“垂直场使分子以凸的方式扭曲，因此原子必须移动以覆盖反应的轨迹更大，这使得隧穿速度慢得多。”
“量子隧道效应在低温下主导着许多反应;现在我们看到了外部电场是如何影响这种效应的。约翰内斯Kastner他在德国斯图加特大学模拟反应隧道。“速率常数和反应能量的变化突出了化学家如何控制这种效应来改变平衡，以及诱导分子的稳定性或瞬间破坏。”
目前，利用电场来帮助控制化学反应仍然主要停留在理论上，但随着实验证据的出现，表明在实验室中实现这一目标的可能性，Kozuch和他的团队希望他们的预测在未来也能实现。与此同时，他们计划通过观察其他系统中的重原子和氢隧穿来进一步探索这种效应，以更好地了解这种方法的局限性和前景。
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