已知宇宙中最冷的化学反应发生在一片混乱的激光中。外表具有欺骗性:在那精心组织的混沌的深处，在比星际空间还要冷数百万倍的温度下，倪康坤实现了精确的壮举。她迫使两个超冷分子相遇并发生反应，打破并形成了分子偶联史上最冷的化学键。
“可能在未来几年，我们是唯一能做到这一点的实验室，”Ni实验室的博士后学者胡明光说。五年前，莫里斯·卡恩(Morris Kahn)的化学和化学生物学副教授、超冷化学的先驱者倪刚(Ni)着手建造一种新仪器，它可以在任何现有技术中实现最低温度的化学反应。但他们不能确定他们的复杂工程是否可行。
现在，他们不仅完成了最冷的反应，他们还发现他们的新仪器可以做一些他们没有预料到的事情。在这种严寒,500毫微开尔文或几上百万绝对零度以上,它们的分子这些冰川速度放缓,倪和她的团队能看到之前没有人能够看到的东西:当两个分子满足形成两个新的分子。本质上，他们捕捉到了化学反应中最关键、最难以捉摸的行为。
化学反应负责几乎所有的事情:呼吸、烹饪、消化、产生能量、药物和像肥皂这样的家用产品。因此，了解它们在基本层面上是如何工作的，可以帮助研究人员设计出世界上从未见过的组合。有了几乎无限种可能的新组合，这些新分子可以有无穷无尽的应用，从更高效的能源生产到防霉墙等新材料，甚至是更好的量子计算机积木。
在她之前的工作中，倪用越来越低的温度来产生这种化学魔法:从原子中锻造出永远不会发生反应的分子。当原子和分子被冷却到这样的极限时，它们的速度就会慢得像量子爬行，也就是它们可能的最低能量状态。在那里，Ni可以极其精确地操纵分子间的相互作用。但就连她也只能看到反应的开始:两个分子进去，然后呢?中间和结尾所发生的事情是一个只有理论才能解释的黑洞。
化学反应发生在十亿分之一秒的百万分之一秒内，在科学界更广为人知的是飞秒。即使是今天最先进的技术也无法捕捉如此短命的东西，尽管有些技术很接近。在过去的20年里，科学家们已经使用了超快激光，就像快速照相机一样，捕捉反应发生时的快速图像。但他们不能捕捉到整个画面。“大多数时候，”倪说，“你只能看到反应物消失，生成物出现在你能测量的时间内。在这些化学反应中究竟发生了什么，没有直接的测量方法。”直到现在。
镍的超高温迫使反应速度相对缓慢。“因为(分子)太冷了，”倪说，“现在我们有点瓶颈效应。”当她和她的团队对两种钾铷分子(选择它们的柔韧性)进行反应时，超低温迫使这些分子在中间阶段停留几微秒。微秒——只有百万分之一秒——可能看起来很短，但这比通常的时间长了数百万倍，对于Ni和她的团队来说，这已经足够长的时间来研究化学键断裂和形成的阶段了，从本质上来说，就是一个分子如何变成另一个分子。
倪说，她和她的团队可以利用这一亲密的视角来测试预测黑洞反应的理论，以确认他们的预测是否正确。然后，她的团队就可以构建新的理论，利用实际数据更精确地预测其他化学反应中会发生什么，甚至是那些发生在神秘的量子领域的化学反应。
这个团队已经在探索他们还能从超级试验台中学到什么。接下来，例如，他们可以操纵反应物，在反应物发生反应之前刺激它们，看看它们的高能量如何影响结果。或者，它们甚至可以在反应发生时影响反应，轻推一个分子或另一个分子。“由于我们的可控能力，这个时间窗口足够长，我们可以进行探索，”胡说。“现在，有了这个装置，我们可以思考这个问题。没有这项技术，没有这张纸，我们甚至无法思考这个问题。”
——文章发布于2019年11月28日
