分子牛顿摇篮挑战了过渡态理论

加拿大科学家成功地引发了一系列反应，其中氟原子在拴在铜表面的分子之间传递。该序列可以交替重复，模仿牛顿摇篮的来回运动。

由诺贝尔奖得主领导的多伦多大学研究团队约翰·波拉尼，通过化学吸附将碳氟化合物固定在Cu(110)表面，形成CF链_3.由CF终止的分子₂分子-最多4个分子。表面的脊确保分子排成一行，每个CF有一个C-F键_3.沿着这一行指向终端CF₂．

研究人员对最前面的CF施加了电子脉冲_3.分子，使它沿链吐出一个氟原子。第二个CF_3.吸收了这个原子，但发现自己不稳定，就向第三个分子喷射前导氟。这又传递了一个自己的氟，这个氟被CF占用₂分子在第四个位置。

扫描隧道显微镜观察到的净结果是CF₂现在是在链条的起点而不是终点。还有什么，每个CF_3.在这个过程中被翻转了，所以牛顿的摇篮作为一个整体是它开始时的镜像，这就有了反向摆动的可能性。与桌子上的牛顿摇篮不同，它不会自己摆动回来，但可以利用另一个电子脉冲来启动它。事实上，研究人员成功地重复了六次这个过程。

“f原子可以被引起继续摆动，但我们停止了观察，因为我们觉得我们已经证明了我们的观点，”波兰尼说。

摇篮证明了该小组在早期工作中观察到的一个令人惊讶的现象:当每个氟原子被喷射出去时，系统会记住前一个原子来自的方向。这与传统观点相悖，传统观点认为这些信息应该在过渡期间丢失。

波兰尼说:“反应过渡态中线性动量的守恒与反应速率过渡态理论中通常假设的随机化形成了鲜明对比。”

卡琳娜Morgenstern德国鲁尔大学波鸿分校的物理化学家，也发现这种行为很有趣。她说:“你可以以某种方式激发一侧的分子，然后激发通过这条链传递，我认为这真的令人惊讶或印象深刻，因为我本以为能量很容易消散。”“我不认为他们理解或解释了这背后的整个过程。我认为这还不完全清楚，所以还有一些悬而未决的问题，但这很好，这就是科学。”

“看来过渡态理论的适用性有限，”波兰尼补充道。“未来，如果能更准确地理解这些限制就好了。通俗地说，这个问题是"过渡态对攻击的原子或自由基的记忆能持续多久"我想，有趣的是，不同的反应会有不同的答案。”