Hiện tượng xuyên hầm lượng tử được quan sát lần đầu tiên ở các nguyên tử flo nặng

Một nghiên cứu gần đây lần đầu tiên đã quan sát được hiện tượng xuyên hầm lượng tử ở các nguyên tử flo nặng, phá vỡ niềm tin lâu nay về "bức tường flo" rằng các nguyên tử nặng như vậy không thể xuyên hầm. Xuyên hầm lượng tử là hiện tượng các hạt đi qua các rào cản năng lượng mà theo cơ học cổ điển chúng không thể vượt qua. Trước đây, hiện tượng xuyên hầm chủ yếu được quan sát ở các nguyên tử rất nhẹ như hydro, oxy và nitơ. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hiệu ứng này bằng cách giữ các nguyên tử flo trong ma trận neon đông lạnh ở –270°C và sử dụng phổ hồng ngoại để phân tích các tín hiệu bất thường từ một ion mang điện tích âm gồm năm nguyên tử flo (F₅⁻). Nguyên tử flo trung tâm trong ion này được phát hiện xuyên hầm giữa hai vị trí tương đương, hành vi này được xác nhận bởi các mô phỏng cơ học lượng tử. Phát hiện đột phá này thách thức quan điểm hiện tại trong hóa học lượng tử, gợi ý rằng hiện tượng xuyên hầm có thể xảy ra rộng rãi hơn, ngay cả ở các nguyên tử nặng dưới những điều kiện nhất định. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu biết các hợp chất flo hóa, vốn rất quan trọng trong dược phẩm, công nghệ pin và khoa học môi trường. Ví dụ, các nhóm flo hóa giúp tăng khả năng hấp thụ thuốc và hiệu suất pin, trong khi các chất ô nhiễm giàu flo như PFAS lại rất bền vững trong môi trường. Việc hiểu và có thể kiểm soát hiện tượng xuyên hầm của flo có thể dẫn đến các phương pháp mới để phân hủy các chất ô nhiễm này hoặc thiết kế các vật liệu và thuốc tiên tiến.