專利名稱：光譜化學的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新方法，該方法通過例如在反應體系中使至少一種光譜能量譜型(例如至少一個包含至少一種電磁輻射頻率的光譜譜型)暴露一個或多個參與者來影響、控制和/或定向反應途徑(例如有機、無機、生物或其它反應)，該譜型能用來對應至少一部分的光譜催化劑或光譜能量催化劑。本發(fā)明還涉及模擬各種環(huán)境的反應條件下反應體系中多種催化劑的多種作用機理。本發(fā)明通過采用一個或多個光譜環(huán)境反應條件進一步公開了模擬、至少部分模擬一個或多個環(huán)境的反應條件的方法。具體而言，本發(fā)明公開了獲取例如施加的能量和物質(zhì)(如固體、液體、氣體、等離子體和/或其組合或其部分)間能量頻率匹配的不同方法，通過考慮反應體系中的多種能量因素，使能量轉(zhuǎn)移至例如反應體系中的至少一個參與者。本發(fā)明還公開了用于設計或確定反應體系中所用的合適物理催化劑的方法。
背景技術：
化學反應由能量驅(qū)動。能量以眾多不同形式出現(xiàn)，包括化學、熱、機械、聲學和電磁。各類能量的多種特征被認為是以不同方式為驅(qū)動化學反應作貢獻。不管涉及的能量類型，化學反應不可否認和逃脫不掉地與能量轉(zhuǎn)移和組合纏繞在一起。因此了解能量對了解化學反應是至關重要的。
通過將能量以熱、機械、聲學和/或電磁形式加入到反應介質(zhì)中，或通過物理催化劑轉(zhuǎn)化能量的方法能控制和/或定向化學反應。這些方法通常能量不是那么有效并能產(chǎn)生例如不需要的副產(chǎn)物、分解所要求的瞬變體和/或中間體和/或活化的絡合體和/或不足量的優(yōu)選反應產(chǎn)物。
一般認為化學反應是由反應分子間的碰撞產(chǎn)生的。根據(jù)化學動力學的碰撞理論，已預期反應速率與每秒分子碰撞數(shù)成正比。
速率α碰撞數(shù)/秒此種簡單的關系解釋了反應速率依賴于濃度。此外，很少有例外，人們認為由于碰撞增加，反應速率隨著溫度提高而增加。
反應速率常數(shù)k的關系式能用下列等式表示，即公知的Arrhenius公式k＝Ae-Ea/RT其中Ea是反應的活化能，是啟動化學反應所需的最低能量，R是氣體常數(shù)，T是絕對溫度，e表示以自然對數(shù)為底。A代表碰撞速率并表示速率常數(shù)與A成正比，并因此與碰撞速率成正比。進一步，由于指數(shù)Ea/RT前是負號，因此，速率常數(shù)隨著活化能提高而降低，并隨著溫度提高而提高。
一般情況下，只有一小部分碰撞分子，通常是運動最快的分子具有足夠的動能超過活化能，因此現(xiàn)能解釋隨著溫度升高速率常數(shù)k增加。由于在較高溫度下存在更多的高能分子，因此在較高溫度下產(chǎn)物形成的速率也較高。但是隨著溫度升高，反應體系將引入許多問題。隨著熱激發(fā)，其它競爭過程如鍵裂可能在達到所需能量態(tài)之前發(fā)生。同樣，有許多分解產(chǎn)物經(jīng)常生成極具反應性的片段，但由于熱力學的不穩(wěn)定性它們的壽命如此之短，以至于優(yōu)選反應可被抑制。
輻射能或光能是可加入反應介質(zhì)中的另一種形式能，也有一些負作用，但與熱能所產(chǎn)生的負作用是不同(或相同)的。體系中加入輻射能產(chǎn)生電子激發(fā)分子，其能夠進行化學反應。
所有電子都在穩(wěn)定軌道中的分子被認為是在電子基態(tài)。這些軌道可以是成鍵軌道或是非成鍵軌道。如果一個合適能量的光子與分子碰撞，光子可被吸收，其中一個電子可激發(fā)到具有更高能量的空軌道上。電子激發(fā)導致價電子在空間重新分布，同時核內(nèi)構(gòu)型發(fā)生變化。由于化學反應在很大程度上受控于這些因素，所以電子激發(fā)分子進行的化學反應與電子處于基態(tài)的分子所進行的反應截然不同。
光子能量依據(jù)其頻率或波長定義，E＝hγ＝hc/λ其中E代表能量；h代表Plank常數(shù)，6.6×10-34J秒；γ是輻射頻率，秒-1；c是光速；以及λ是輻射波長。當光子被吸收時，其所有能量賦予吸收的物種。吸收后的初期行為依賴于入射光的波長。光化學研究光子，其能量位于電磁光譜的紫外區(qū)域(100-4000)和可見區(qū)域(4000-7000)。這些光子基本上是電子激發(fā)分子的起因。
由于分子在吸收光后獲取了電子能量，在熱激發(fā)體系中相遇的不同的勢能表面發(fā)生反應。然而，采用已知光化學技術存在一些缺點，即因為采用寬帶頻率由此導致不需要的副反應、不適當?shù)脑囼灪偷偷牧孔赢a(chǎn)率。下列專利顯示了一些良好的光化學實例。
特別是頒布給Cooper等的美國專利5174877(1992)公開了用于光催化處理液體的裝置。尤其公布了紫外光輻射所制得的淤漿表面以活化淤漿中所含顆粒的光催化特性，淤漿的透明度影響了例如輻射吸收。此外，文中討論了適合取得所需光催化活性的不同頻率。
另外，頒布給Brumer等的美國專利4755269(1998)公開了用于在已知能量水平離解各種分子的光離解方法。尤其是公開了可能的不同離解途徑以及由于選擇某種電磁輻射的不同頻率能跟隨出現(xiàn)不同的途徑。進一步公開了所用電磁輻射的振幅對應著制得產(chǎn)物的量。
不同物種的選擇性激發(fā)顯示在下列三個專利中。具體而言，Rich等美國專利4012301(1977)公開了汽相化學反應，這些反應采用對應于連續(xù)流動反應物物種的振動方式被選擇性地激發(fā)。尤其是連續(xù)波激光發(fā)射出被反應物物種振動方式吸收的輻射。
頒布給Wan等的美國專利5215634(1993)公開了將甲烷選擇性地轉(zhuǎn)化成所需的氧化態(tài)。尤其是甲烷在催化劑存在下被脈沖微波輻射將反應物轉(zhuǎn)化成所需的產(chǎn)物。公開的物理催化劑包括鎳，微波輻射采用約1.5-3.0GHz的范圍。
頒布給Suib等的美國專利5015349(1991)公開了用于裂化烴生成裂化反應產(chǎn)物的方法。公開了烴流暴露于微波能量下產(chǎn)生低功率密度微波放電等離子體，其中將微波能量調(diào)整以獲得所需的結(jié)果。微波能量所需的特定頻率公開為2.45GHz。
物理催化劑在本領域中是熟知的。具體而言，物理催化劑是一種改變化學反應速率而在最終產(chǎn)物中又不出現(xiàn)的物質(zhì)。已知一些反應能因一些反應結(jié)束后本身保持不變的物質(zhì)的存在而加速或受控。通過相對于不需要的反應增加所需反應的速度，使得與不需要的副產(chǎn)物比較，所需產(chǎn)物的形成能達到最大。通常只需要痕量的物理催化劑來加速反應。也已觀察到某些物質(zhì)，假如加入痕量，能降低反應速率。這看起來是反催化，可實際上減慢反應速率的物質(zhì)被稱為負催化劑或毒物。已知的物理催化劑經(jīng)歷一個循環(huán)，其中它們使用和再生以便能夠一次又一次地使用。物理催化劑通過為反應提供另一條途徑而發(fā)揮作用，其能比沒有物理催化劑時具有較快或較慢的反應速率。在反應結(jié)束時，由于物理催化劑能復原，所以看起來物理催化劑不參與反應。但物理催化劑必定在某種程度上參與了反應，否則反應速率不會改變。催化作用歷史上已最早由Ostwald于約18世紀后期提出的五個基本步驟代表；1.擴散到催化部位(反應物)；2.在催化部位(反應物)形成鍵；3.催化劑一反應物絡合體的反應；4.在催化部位鍵裂化(產(chǎn)物)和5.從催化部位擴散(產(chǎn)物)。
催化作用的精確機理在本領域中是未知的，但已知物理催化劑能加速反應，否則反應發(fā)生將太慢而無實際意義。
已知的工業(yè)催化劑涉及許多問題首先，物理催化劑不僅能喪失效率而且喪失選擇性，之所以如此是由于例如過熱或催化劑的污染；其二，許多物理催化劑包括昂貴的金屬如鉑或銀并且只有有限的壽命周期，一些催化劑難以再生，貴重金屬不容易回收。還有許多與物理催化劑相關的物理限制，使得它們在許多反應中不是理想的參與者。
因此，需要的是了解催化過程，以便通過更精確地控制眾多現(xiàn)已存在的反應過程以及開發(fā)完全新型的反應途徑和/或反應產(chǎn)物巧妙地完成生物處理、化學處理和工業(yè)加工等。這些了解的例子包括沒有下列缺點的催化反應方法(1)已知的物理催化劑；(2)使用比現(xiàn)有技術教導具有更高的特效性的能量，這些現(xiàn)有技術使用不理想的熱和電磁輻射方法并導致眾多的無效性。
發(fā)明概述定義為本發(fā)明目的，說明書和權利要求書中出現(xiàn)的下列術語和表達欲具有下列含義如本發(fā)明所用的“活化絡合物”表示在描述反應物轉(zhuǎn)化為反應產(chǎn)物的反應分布圖中對應著最大值的原子(帶電或中性)集合體。本定義中反應物或反應產(chǎn)物可以是包括一個以上步驟的整個轉(zhuǎn)化中的中間體。
如本發(fā)明所用的“應用光譜能量譜型”表示下列全部(a)所有外部施加的光譜能量譜型；和/或(b)輸入反應體系中的光譜環(huán)境反應條件。
如本發(fā)明所用的“催化光譜能量譜型”表示物理催化劑的至少一部分光譜能量譜型，當以光束或場形式施加到反應體系中時，其能催化反應體系。
如本發(fā)明所用的“催化光譜譜型”表示物理催化劑的至少一部分光譜譜型，當施加到反應體系時，其能通過下列方式催化反應體系a)完全代替物理化學催化劑；b)通過與物理化學催化劑一致的作用增加反應速率；c)通過用作負催化劑降低反應速率；或d)改變反應途徑以形成特定的反應產(chǎn)物。
如本發(fā)明所用的“直接共振靶向”表示通過至少一個下列光譜能量提供物將能量施加到反應體系中光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、應用光譜能量譜型和光譜環(huán)境反應條件，以獲取與至少一種下列物質(zhì)形式的直接共振反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器、和/或其混合物或組分，所述光譜能量提供物通過與其至少一種頻率相互作用，但排除所述反應物中的電子和振動頻率，向至少一種所述物質(zhì)形式提供能量，從而生成至少一種所需的反應產(chǎn)物和/或以所需的反應速率生成至少一種所需反應產(chǎn)物。
如本文所用的“環(huán)境反應條件”表示并包括常規(guī)的反應變量如溫度、壓力、催化劑的表面積、物理催化劑大小和形狀、溶劑、物理催化劑載體材料、毒物、助催化劑、濃度、電磁輻射、電場、磁場、機械力、聲場、反應容器大小、形狀和組成及其組合等，其可存在并能正影響或負影響反應體系中的反應途徑。
如本文所用的“頻率”表示一個物理事件(如波、場和/或運動)在單位時間(如1秒；和1個周期/秒＝1Hz)內(nèi)經(jīng)歷一個完整周期偏離平衡值的次數(shù)。偏離平衡能是正的和/或是負的，并能是例如對稱的、非對稱的和/或與平衡值成比例的。
如本文所使用的“諧波靶向”表示通過至少一種下列光譜能量提供物將能量施加到反應體系中光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、應用光譜能量譜型和光譜環(huán)境反應條件，以獲取與至少一種下列物質(zhì)形式諧振反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器、和/或其混合物或組分，所述光譜能量提供物通過與其至少一種頻率相互作用，排除所述反應物中電子和振動頻率，向至少一種所述物質(zhì)形式提供能量，從而生成至少一種所需的反應產(chǎn)物和/或以所需的反應速率生成至少一種所需反應產(chǎn)物。
如本發(fā)明所用“中間體”表示分子、離子和/或原子，其存在于反應途徑或反應分布圖中介于反應物和反應產(chǎn)物之間。其對應于反應物和反應產(chǎn)物間反應的反應分布圖中的最小值。包含中間體的反應通常是分步反應。
如本發(fā)明所用的“非諧波外差式靶向”表示通過至少一種下列光譜能量提供物將能量應用到反應體系中光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、應用光譜能量譜型和光譜環(huán)境反應條件，以獲取與至少一種下列物質(zhì)形式非諧波外差式共振反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器、和/或其混合物或組分，所述光譜能量提供物通過與其至少一種頻率相互作用向至少一種所述物質(zhì)形式提供能量，從而生成至少一種所需的反應產(chǎn)物和/或以所需的反應速率生成至少一種所需反應產(chǎn)物。
如本發(fā)明所用的“參與物”表示反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、助催化劑、毒物和/或包含分子、離子和/或原子(或其組分)的反應產(chǎn)物。
如本發(fā)明所用的“反應物”表示反應體系中的初始物質(zhì)或初始組分。反應物能是任何無機、有機和/或生物原子、分子、離子、化合物、物質(zhì)和/或其類似物。
如本發(fā)明所用的“反應坐標”表示分子/原子間或分子/原子內(nèi)構(gòu)型變體，其變化對應于反應物轉(zhuǎn)化為反應產(chǎn)物。
如本發(fā)明所用的“反應途徑”表示導致形成反應產(chǎn)物的那些步驟。反應途徑可包括中間體和/或瞬變體和/或活化絡合物。反應途徑可包括一些或所有反應分布圖。
如本發(fā)明所用的“反應產(chǎn)物”表示包含反應物的任何反應產(chǎn)物。反應產(chǎn)物可具有與反應物不同的化學組成或基本近似(或完全相同)的化學組成，但表現(xiàn)出不同的物理或結(jié)晶結(jié)構(gòu)和/或相。
如本發(fā)明所用的“反應分布圖”表示在反應物轉(zhuǎn)化為反應產(chǎn)物過程中能量(如分子勢能、摩爾焓或自由能)對反應坐標作圖。
如本發(fā)明所用的“反應體系”表示下列涉及任何反應途徑的物質(zhì)的組合反應物、中間體、瞬變體、活化絡合物、物理催化劑、毒物、助催化劑、光譜催化劑、光譜能量催化劑、反應產(chǎn)物、環(huán)境反應條件、光譜環(huán)境反應條件、應用光譜能量譜型等。
如本發(fā)明所用的“所得到的能量光譜譜型”表示反應體系中介于應用光譜能量譜型和所有參與物和/或組分間的全部能量相互作用。
如本發(fā)明所用的“光譜催化劑”表示電磁能量，其充當反應體系中的催化劑，例如具有影響、控制或定向反應途徑的光譜譜型的電磁能量。
如本發(fā)明所用的“光譜能量催化劑”表示能量，其充當反應體系中的催化劑，具有影響、控制和/或定向反應途徑的光譜能量譜型。
如本發(fā)明所用的“光譜能量譜型”表示由一種或多種能量和/或組分形成的光譜譜型，所述能量和/或組分被分子、離子、原子和/或其組分所發(fā)射或吸收，和/或光譜譜型存在于分子、離子、原子和/或其組分附近和/或內(nèi)部。
如本發(fā)明所用的“光譜環(huán)境反應條件”表示至少一種頻率和/或場，其模擬了反應體系中至少一種環(huán)境反應條件的至少一部分。
如本發(fā)明所用的“光譜譜型”表示原子或分子激發(fā)后由一個或多個發(fā)射或吸收的電磁頻率形成的光譜譜型。光譜譜型可由任何已知的光譜學技術形成。
如本發(fā)明所用的“靶向”表示通過至少一種下列光譜能量提供物將能量施加到反應體系中光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、應用光譜能量譜型和光譜環(huán)境反應條件，以獲取與至少一種下列物質(zhì)形式直接共振和/或諧振和/或非調(diào)諧外差式共振反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體、反應容器、和/或其混合物或組分，所述光譜能量提供物通過與其至少一種頻率相互作用，向至少一種所述物質(zhì)形式提供能量，從而生成至少一種所需的反應產(chǎn)物和/或以所需的反應速率生成至少一種所需反應產(chǎn)物。
如本發(fā)明所用的“瞬變體”表示存在于反應途徑或反應分布圖中介于反應物和反應產(chǎn)物間的任何化學和/或物理形態(tài)。
本發(fā)明克服了與在各種不同環(huán)境中使用多種已知物理催化劑有關的許多不足。更重要的是本發(fā)明第一次公開多種新光譜能量技術，這里有時稱為光譜化學，這些技術能用于許多反應，包括很基本的反應，這些反應可以在基本無限制的多領域中如愿地發(fā)生或允許發(fā)生。這些光譜能量技術能用于例如任何類型的生物反應(即植物和動物)、物理反應、化學反應(即有機或無機)、工業(yè)反應(即任何大規(guī)?；蛐∫?guī)模的工業(yè)反應)和/或任何型式的能量反應等。
這些新光譜能量技術(現(xiàn)稱光譜化學)的取得是可能的，這是由于本發(fā)明所含的基本發(fā)現(xiàn)公開了用于例如在兩個實體間實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移的各種方法。本發(fā)明指出兩個實體(如一個實體與另一個實體分享能量)間能量轉(zhuǎn)移的關鍵是當頻率匹配時能量轉(zhuǎn)移。例如兩種不同物質(zhì)形式的光譜能量譜型的頻率匹配；或以光譜能量催化劑形式帶有能量的物質(zhì)的光譜能量譜型的頻率匹配。兩個實體可都包括物質(zhì)(固體、液體、氣體和/或等離子體和/或其混合物和/或其組分)，兩者皆包含各種形式能量，或一種包括各種形式能量和另一種包括物質(zhì)(固體、液體、氣體和/或等離子體和/或其混合物和/或其組分)。
更具體地，所有物質(zhì)都能以光譜能量譜型來表示，其在外觀上可以是非常簡單到很復雜，這取決于例如物質(zhì)的復雜性。光譜能量譜型的一個實例就是外觀上同樣也相當簡單到相當復雜的光譜譜型，其取決于，例如物質(zhì)的復雜性，在以光譜譜型表示的物質(zhì)情況下，如果例如兩種物質(zhì)形式的光譜譜型匹配，至少部分匹配，或使其至少部分能匹配或重疊(例如包含一個或多個電磁頻率的光譜曲線或光譜譜型可相互重疊)，物質(zhì)間能相互交換能量。一般而言，不是在所有情況下，光譜譜型重疊越多(因此，包含光譜譜型的頻率重疊越多)，能量轉(zhuǎn)移的量就越多。同樣，例如如果至少一種形式的能量光譜譜型與某物質(zhì)光譜譜型能至少部分地引起匹配或重疊，則能量也將轉(zhuǎn)移給該物質(zhì)。因而，通過促成頻率匹配能將能量轉(zhuǎn)移給物質(zhì)。
如本發(fā)明其它地方所討論，在真空中能量(E)、頻率(γ)和波長(λ)以及光速(c)通過例如下列等式相關聯(lián)E＝hγ＝hc/λ當對應于至少第一種物質(zhì)形式的一個頻率或一組頻率能與對應于至少第二種物質(zhì)形式的一個頻率或一組頻率引起匹配時，能量就能在物質(zhì)的不同形式間轉(zhuǎn)移，并允許至少一些相互作用和/或包括兩種不同物質(zhì)形式中的至少一種反應發(fā)生。例如，物質(zhì)的固體、液體、氣體和/或等離子體(和/或其混合物和/或其部分)形式能相互作用和/或反應并形成所需的反應產(chǎn)物或結(jié)果。為了發(fā)生所需的相互作用和/或反應可能實行上述物質(zhì)形式的任何組合(如固體/固體、固體/液體、固體/氣體、固體/等離子體、固體/氣體/等離子體、固體/液體/氣體等，和/或其混合物和/或其部分)。
進一步，在例如反應體系中，沿著所需的反應途徑，通過以如催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、光譜能量譜型、光譜能量催化劑、光譜譜型、光譜催化劑、光譜環(huán)境反應條件和/或其組合的形式(上述的形式能共同產(chǎn)生應用光譜能量光譜譜型)施加能量，物質(zhì)(例如固體、液體、氣體和/或等離子體和/或其混合物和/或其部分)能被引發(fā)或受影響與其它物質(zhì)和/或其部分相互作用和/或反應。
在這些情況下，當應用光譜能量譜型導致例如反應體系中一種或多種物質(zhì)形式的光譜能量譜型發(fā)生某種類型變更時，可引發(fā)相互作用和/或反應。該多種物質(zhì)形式包括反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器、和/或其組分的混合物。例如，當合適地靶向例如反應體系中的參與物和/或組分時，應用光譜能量提供物(即至少一種下列物質(zhì)光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、應用光譜能量譜型和光譜環(huán)境反應條件)能導致生成一個或多個參與物，和/或與一個或多個參與物產(chǎn)生理想的相互作用。具體而言，應用光譜能量提供物能被靶向以實現(xiàn)很特定的所希望結(jié)果和/或反應產(chǎn)物和/或以所需速率生成的反應產(chǎn)物。通過直接共振方法(即直接共振靶向)、諧波共振方法(即諧波靶向)和/或非調(diào)諧外差式共振方法(即非諧波外差式靶向)，能產(chǎn)生靶向。光譜能量提供物能被靶向與例如至少一種頻率的原子或分子相互作用，包括但不限于電子頻率、振動頻率、轉(zhuǎn)動頻率、轉(zhuǎn)動一振動頻率、細分裂頻率、超細分裂頻率、磁場誘導頻率、電場誘導頻率、自然振動頻率和其所有組分和/或其部分(本發(fā)明下文將更詳細討論)。這些方法可導致例如模擬反應體系中物理催化劑的至少一種作用機理。例如，在一些情況下，可通過采用單一應用光譜能量光譜譜型靶向到單一的參與物來實現(xiàn)理想的結(jié)果；而在其它情況下，一種以上的應用光譜能量譜型可通過例如多種方法靶向到單一參與物或多種參與物。具體而言，可將直接共振靶向、調(diào)諧靶向和非調(diào)諧外差式靶向進行組合與原子和/或分子中發(fā)生的一個或多個頻率相互作用，這一組合可按序或基本上連續(xù)使用。另外，在某些情況下，光譜能量提供物靶向可導致反應體系中主要在較高的能量水平的一種或多種不同物質(zhì)形式的多種相互作用。
本發(fā)明進一步認識和解釋了當采用光譜能量催化劑如光譜催化劑時，各種環(huán)境反應條件能影響反應體系中的反應途徑。為了獲得反應中理想的結(jié)果(如在一種或多種理想的反應途徑中的理想的反應產(chǎn)物)和/或相互作用，本發(fā)明教導了特別的方法，用于控制各種環(huán)境反應條件。本發(fā)明進一步公開了應用光譜能量方法，其通過采用至少一種例如光譜環(huán)境反應條件而允許模擬，至少部分模擬理想的環(huán)境反應條件。因而，環(huán)境反應條件能受控并用于與至少一種光譜能量光譜譜型的組合中以實現(xiàn)所需的反應途徑。此外，慣例采用的環(huán)境反應條件通過用至少一種光譜環(huán)境反應條件補充和/或代替?zhèn)鹘y(tǒng)的環(huán)境反應條件，能以理想的方式修改(如采用降低的溫度和/或降低的壓力)。
本發(fā)明也提供了一種方法，用于確定理想的物理催化劑(即包括以前已知的物質(zhì)或以前不知道可具有物理催化劑功能的物質(zhì))，其能在反應體系中用于獲取所需的反應途徑和/或所需的反應速率。在這方面，本發(fā)明可以為一個特定的反應體系提供一個物理和/或光譜催化劑配方，在所述特定反應體系中以前不存在物理催化劑。在本發(fā)明的實施方案中，光譜能量譜型由本發(fā)明技術確定或計算，并且相對應的物理催化劑能被提供或制備，并在其后包括在反應體系中以生成經(jīng)計算要求的光譜能量譜型。在某些情況下，如果認為單一物理物種不足，能采用一個或多個現(xiàn)存的物理物種或以合適的方式組合，從而獲得合適的經(jīng)計算的光譜能量譜型以實現(xiàn)所需的反應途徑和/或所需的反應速率。這些催化劑能單獨使用，與其它物理催化劑、光譜能量催化劑、受控環(huán)境反應條件和/或光譜環(huán)境反應條件組合使用，從而實現(xiàn)所需得到的能量譜型和必然的反應途徑和/或所需的反應速率。
本發(fā)明公開了全篇所陳述的基本主題的許多不同變換，即當頻率匹配的時候能量轉(zhuǎn)移。應當理解這些許多不同變換能單獨使用以獲取所需的結(jié)果(如所需的反應途徑和/或所需的反應速率)，或能用于無限制的變換組合，從而取得所需的結(jié)果(如所需的反應途徑和/或所需的反應速率)。然而，與所有這些看似復雜的變換和組合共同的是本發(fā)明第一次提出的基本認識是為了控制或能夠進行任何反應，只要兩實體頻率匹配(如光譜譜型重疊)，能量就能轉(zhuǎn)移。如果能量轉(zhuǎn)移，理想的相互作用和/反應就能產(chǎn)生。
此外，這個概念也能反過來使用。具體而言，如果因為頻率匹配反應發(fā)生，那么通過使頻率不再匹配或至少使匹配降低到較低程度，反應能減慢或停止。在這方面，修改和/或應用一個或多個反應體系組分(如環(huán)境反應條件、光譜環(huán)境反應條件和/或應用光譜能量譜型)使頻率匹配達到最低、降低或消除頻率匹配。這也使得反應輕而易舉地開始和終止，從而為無數(shù)反應提供新型控制。
為簡化本發(fā)明的內(nèi)容和理解，在“發(fā)明概述”和“優(yōu)選實施方案詳述”中采用了特定的類目和章節(jié)。然而，應理解這些類目不是相互排斥的，而且有些部分存在重疊。因此，這些人為采用的章節(jié)不應用來試圖限制本發(fā)明由權利要求書所限定的保護范圍。I.波能一般來說，通過應用熱和增加反應體系溫度，熱能傳統(tǒng)地用來驅(qū)動化學反應。加入熱增加了化學反應物的動(運動)能。已相信具有更多動能的反應物運動更快和更遠，并且更可能參與化學反應。同樣機械能通過攪拌和運動化學品增加它們的動能因而增加了其反應性。加入機械能通常通過增加動能而提高了溫度。
聲能作為有序的機械波應用到化學反應中。由于其機械特性，聲能能增加化學反應物的動能，并且也能提升它們的溫度。電磁(EM)能由電波和磁場組成。電磁能也可增加反應體系中的動能和熱。其也可對一些反應中的電子軌道或振動運動賦予能量。
聲能和電磁能都由波組成。能量波和頻率具有一些有趣的特性，并可以一些有趣的方式組合。波能轉(zhuǎn)移和組合的方式大部分依賴于頻率。例如，有兩個能量波，每個具有相同的振幅，但一個頻率為400Hz，另一個頻率是100Hz，當兩者被引發(fā)相互作用時，波將組合，它們的頻率將相加，產(chǎn)生新頻率500Hz(即“和”頻率)。但它們組合時波頻率也將相減產(chǎn)生頻率300Hz(即“差”頻率)。所有波能量通常以這種方式加減，并且這種加減法稱為外差式。外差式常見結(jié)果大多與音樂中的和聲學類似。外差式的重要性將在本發(fā)明下文中更詳細討論。
對本發(fā)明重要的另一個概念是波相互作用或干涉。尤其是已知波能相長和相消地相互作用。這種現(xiàn)象在測定應用光譜能量譜型中是重要的。

圖1a-1c顯示兩個不同入射的正弦波1(圖1a)和2(圖1b)，這兩個波對應于能應用到反應體系中的具有兩個不同波長λ1和λ2(因而不同頻率)的兩個不同光譜能量譜型。假定圖1a的能量光譜譜型對應電磁光譜譜型，而圖1b對應光譜環(huán)境反應條件。每個正弦波1和2都不同的描述了其單獨運動的微分方程。然而，當弦波組合生成加法波1+2(圖1c)時，所得的復合微分方程，其描述了全部組合能量(即應用光譜能量譜型)，實際導致某些輸入能量在某些時間點是高的(即由較高波幅所顯示的相長干涉)，而在某些時間點是低的(即由較低波幅所顯示的相消干涉)。
具體而言，“X”部分代表波1的電磁光譜譜型與波2的光譜環(huán)境反應條件具有相長干涉的面積，而“Y”部分代表兩個波1和波2具有相消干涉的面積。依賴于“X”部分是否對應于理想的或不理想的波長、頻率或能量(如引發(fā)反應體系中應用光譜能量光譜譜型與例如一個或多個參與物和/或組分發(fā)生正的或負的相互作用)，“X”部分能增強反應體系中正作用或負作用。相類似，依賴于“Y”部分是否對應于理想的或不理想的波長、頻率或能量，“Y”部分可對應于正作用或負作用的有效喪失。
從這種特別的分析中應清楚相長干涉(即點“X”)能使例如反應體系中的正作用和負作用都最大化。因此，該簡化的例子表明通過將例如來自光譜譜型的某些頻率與一個或多個來自例如至少一個光譜環(huán)境反應條件的其它頻率組合，實際應用到反應體系中的應用光譜能量光譜譜型能是相長干涉和相消干涉的組合。因此，在選擇合適的要應用到反應體系中的光譜能量光譜譜型時，這些因素也應考慮到。在這方面，注意到實踐中有許多理想的入射波長能應用到反應體系中。此外，也應清楚波相互作用的效果包括，但不限于外差式、直接共振、間接共振、加法波、減法波、相長或相消干涉等。進一步，如本發(fā)明下文詳細討論，附加效應如電子效應和/或磁場效應也能影響光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)。II.光譜催化劑和光譜學在具有特定光譜能量光譜譜型(如光譜譜型或電磁光譜譜型)的光譜能量催化劑幫助下，能有利地影響和定向多種反應，所述光譜能量催化劑轉(zhuǎn)移預定量的靶能量以便啟動、控制和/或促進反應體系中理想的反應途徑和/或理想的反應速率。本節(jié)較詳細討論光譜催化劑并解釋反應體系中采用光譜催化劑的的各種技術。例如，光譜催化劑能用于反應體系中代替和提供額外的能量，所述能量一般由物理催化劑提供。光譜催化劑能實際模擬或拷貝物理催化劑的作用機理。光譜催化劑能充當正催化劑增加反應速率或充當負催化劑或毒物降低反應速率。進一步，通過在光譜催化劑采用物理催化劑和光譜催化劑兩者反應體系中能增強物理催化劑。光譜催化劑能提高物理化學催化劑的活性。光譜催化劑還能部分代替特定量的物理催化劑，由此降低許多工業(yè)反應中物理催化劑的高額費用。
本發(fā)明中，光譜能量催化劑以足夠長時間足以啟動和/或促進和/或定向化學反應的數(shù)量(例如遵照特定反應途徑)來提供靶能量(例如包含特定頻率或頻率組合的電磁輻射)。在任意時間點應用到反應體系中的全部靶能量組合被稱為應用光譜能量譜型。應用光譜能量光譜譜型可包含單一光譜催化劑、多種光譜催化劑和/或其它光譜能量催化劑。隨著靶能量吸收進反應體系(例如來自光譜催化劑的電磁能量)，反應物可被引發(fā)進入一個或若干個反應途徑包括能量轉(zhuǎn)移，其能例如通過促成頻率匹配激發(fā)電子到較高的能量狀態(tài)以啟動化學反應；使可參與化學反應的反應物離子化或離解；穩(wěn)定反應產(chǎn)物；賦予進入反應途徑的中間體和/或瞬變體和/或活化絡合物能量和/或使其穩(wěn)定；和/或促使反應體系中的一個或多個組分具有至少部分重疊的光譜譜型。
例如，在簡單的反應體系中，如果化學反應提供至少一種反應物“A”準備轉(zhuǎn)化成至少一種反應產(chǎn)物“B”，可采用物理催化劑“C”。相反，物理催化劑“C”的催化光譜能量光譜譜型的一部分(例如本節(jié)中催化光譜譜型)可以例如電磁束形式施用以催化反應。
CA→B物質(zhì)A和B頻率未知，C頻率30Hz；因此，物質(zhì)A+30Hz→物質(zhì)B本發(fā)明中，例如物理催化劑“C”的光譜譜型(如電磁光譜譜型)能采用已知的光譜學方法測定。采用光譜學儀器，物理催化劑的光譜譜型在與那些發(fā)生在使用物理催化劑的反應體系中(例如光譜能量光譜譜型以及光譜譜型能由環(huán)境反應條件所影響，如本發(fā)明下文討論)相近似的條件下優(yōu)選測定。光譜學是一個過程，其中對任何體系所允許的狀態(tài)間的能量差異的測定方法是測定對應電磁能量的頻率，所述能量或被吸收或被發(fā)射。光譜學一般涉及電磁輻射與物質(zhì)的相互作用。當光子與例如原子或分子相互作用時，就觀察到原子和分子特性的變化。
原子和分子與若干不同種的運動有關。雖然整個分子轉(zhuǎn)動，鍵振動甚至電子運動如此之快以至于電子密度分布在歷史上就已是現(xiàn)有技術的主要焦點。每種這類運動是定量的。即原子、分子或離子只以獨特的狀態(tài)存在，所述狀態(tài)對應于不連續(xù)的能量數(shù)量。不同量子狀態(tài)間的能量差異依賴于參與運動的類型。因此，躍遷所需的能量頻率對不同運動類型是不同的。即每種運動對應于不同電磁光譜區(qū)域中能量的吸收，而每個光譜區(qū)域需要不同的光譜學儀器。原子或分子的全部運動能量可認為至少是電子能、振動能和轉(zhuǎn)動能的總和。
在發(fā)射和吸收光譜中，原子或分子中能量變化與發(fā)射或吸收的電磁能頻率間的關系由所謂的Bohr頻率條件給出ΔE＝hγ其中h是Plank常數(shù)；γ是頻率；和ΔE是終態(tài)和初態(tài)的能量差。
電子光譜是原子、分子或離子中的電子從一個電子能級運動到另一個電子能級的結(jié)果。分子物理催化劑光譜譜型不僅包括電子能量躍遷，也可涉及轉(zhuǎn)動能級和振動能級間的躍遷。結(jié)果，分子光譜比原子光譜復雜得多。與光子相互作用后觀察原子或分子的主要變化包括激發(fā)、離子化和/或化學鍵的破裂，所有這些可由光譜學方法測定和定量，所述光譜學方法包括發(fā)射或吸收光譜學，它們給出了有關能級分隔的相同的信息。
在發(fā)射光譜學中，當原子或分子置于火焰或電子放電中，這些原子或分子可吸收能量并變成“激發(fā)”態(tài)。在它們回到“標準”態(tài)時，它們可發(fā)射輻射。該發(fā)射是原子或分子從高能或“激發(fā)”態(tài)躍遷到一個較低能態(tài)的結(jié)果。躍遷中所丟失的能量以電磁能量形式發(fā)射?！凹ぐl(fā)”原子通常產(chǎn)生線光譜而“激發(fā)”分子則傾向于產(chǎn)生帶光譜。
在吸收光譜學中，當其在某一范圍的頻率上掃描時，近似單色入射輻射的吸收受到監(jiān)控。在吸收過程中，原子或分子從低能態(tài)轉(zhuǎn)移到高能態(tài)。由電磁能量吸收所產(chǎn)生的能量變化只以稱為量子的單位能量的整倍數(shù)出現(xiàn)，其是每種吸收物種的特征。吸收光譜可分為四類轉(zhuǎn)動吸收光譜、轉(zhuǎn)動-振動吸收光譜、振動吸收光譜和電子吸收光譜。
分子的轉(zhuǎn)動光譜與出現(xiàn)在分子轉(zhuǎn)動態(tài)中的變化有關。轉(zhuǎn)動態(tài)能量只有比較少量的區(qū)別，因此在轉(zhuǎn)動水平必須產(chǎn)生變化的頻率是很低的，而且電磁能量波長很大。分子轉(zhuǎn)動態(tài)的能量差距依賴于鍵的距離和角度。在遠紅外和微波和無線電區(qū)域可觀察到純轉(zhuǎn)動光譜(參見表1) 。
轉(zhuǎn)動-振動光譜與躍遷有關，在躍遷中分子的振動態(tài)被改變而且可伴隨著轉(zhuǎn)動態(tài)中的變化。吸收發(fā)生在較高頻率或較短波長，并通常出現(xiàn)在紅外區(qū)域的中部(參見表1)。
從不同振動能級出現(xiàn)振動光譜是由于鍵的運動。伸展振動涉及沿著兩個原子間鍵軸的原子間距離的變化。彎曲振動的特征在于兩個鍵間角度的變化。分子的振動光譜通常在近紅外范圍。
對原子和分子來說電子光譜來自電子態(tài)間的躍遷，并同時伴隨著分子中轉(zhuǎn)動和振動態(tài)的變化。由于包含了比較大的能量差異，因此吸收發(fā)生在很大頻率或比較短波長。原子或分子的不同電子態(tài)相對應于電磁光譜的紅外、紫外-可見或X-射線區(qū)域中的能量(參見表1)。
表1大約的邊界

作為能量形式的電磁輻射能被吸收或發(fā)射，因此許多不同類型的光譜學可用于本發(fā)明中以測定光譜催化劑所需的譜型(如物理催化劑譜型)，其包括但不限于X-射線、紫外、紅外、微波、原子吸收、火焰發(fā)射、原子發(fā)射、誘導耦合的等離子體、DC氬等離子體、電弧光源發(fā)射、火花源發(fā)射、高分辨激光、無線電、拉曼等。
為研究電子躍遷，待研究的物質(zhì)需要加熱至高溫，如在火焰中，其中分子是原子化的和激發(fā)的。使氣體原子化的另一個有效途徑是采用氣體放電。當氣體放置在帶電的電極間，產(chǎn)生電場，電子從電極和氣體原子本身釋放出來，并可形成等離子體或類等離子體條件。這些電子將與即將原子化、激發(fā)或離子化的氣體原子碰撞。通過使用高頻場，有可能誘導氣體放電而無需使用電極。通過改變場強度，可改變激發(fā)能。在固體物質(zhì)的情況下，能使用電火花或電弧激發(fā)。在電火花或電弧中，待分析的物質(zhì)蒸發(fā)，原子被激發(fā)。
發(fā)射分光光度計的基本流程圖包括純化的二氧化硅樣品室，含有準備激發(fā)的樣品。樣品輻射經(jīng)過狹縫并借助色散元件分成光譜。光譜譜型能在屏幕、照相膠片上或通過檢測器檢測。
原子在其發(fā)射的相同頻率上將最強地吸收電磁能。經(jīng)常進行的吸收測定是這樣從輻射源發(fā)射的電磁輻射經(jīng)過波長限制的裝置，撞擊樣品室中所持的物理催化劑樣品。當白光束經(jīng)過物質(zhì)時，來自束中經(jīng)選擇的頻率被吸收。為物理催化劑所不吸收的電磁輻射經(jīng)過樣品室并撞擊檢測器。當殘留光束在光譜中分布時，吸收的頻率作為連續(xù)光譜中的暗線顯露出來。這些暗線的位置準確地對應于相同分子或原子的發(fā)射光譜中譜線的位置。發(fā)射和吸收分光光度計從常規(guī)商業(yè)渠道得到。
1885年，Balmer發(fā)現(xiàn)氫振動并以一定頻率產(chǎn)生能量，所述頻率在電磁光譜的可見光區(qū)域，其能用一個簡單公式表示1/λ＝R(1/22-1/m2)其中λ是光波長，R是Rydberg常數(shù)和m是大于或等于3的整數(shù)(如3，4或5等)。此后Rydberg發(fā)現(xiàn)該等式通過將1/22變?yōu)?/n2能適用于氫光譜中所有波長，如下1/λ＝R(1/n2-1/m2)其中n≥1的整數(shù)和m≥n+1的整數(shù)。因此對每一個不同的數(shù)n，得出的波長是一系列數(shù)，并且用不同科學家的名字命名得出的每一個這樣的系列。例如，當n＝2和m≥3時，能量是可見光光譜，系列稱為Balmer系列。Lyman系列是n＝1的紫外光譜，而Paschen系列是n＝3的紅外光譜。
在現(xiàn)有技術中，能級圖是用于描述氫原子中能級的主要方法(參見圖7a和7b)。
在測定所需催化劑(如物理催化劑)的電磁光譜譜型后，催化光譜譜型可以復制，至少部分復制，并應用到反應體系中。任何能在例如電磁輻射頻率的一個可接受的近似范圍內(nèi)發(fā)出一個或多個頻率的發(fā)生器都可用在本發(fā)明中。當復制一個或多個例如光譜譜型的頻率時，沒有必要準確復制頻率。例如，由1000THz頻率獲得的效果也能由非常靠近它的頻率如1001或999THz獲得。因此，每個準確頻率的上下將有一個也可以催化反應的范圍。具體而言，圖12顯示在所需頻率f0周圍有一個典型的鐘罩曲線“B”頻率分布，其中所需頻率能應用不與f0準確對應的頻率，但是足夠接近頻率f0以獲得所需效應，如那些介于和包括f1和f2范圍內(nèi)的頻率。注意f1和f2對應于曲線“B”的最大振幅amax的約一半。因此，不管何時使用術語“準確”或特別涉及“頻率”或等等，應理解具有這種意思。此外，在準確光譜催化劑頻率上下，光譜催化劑頻率的諧頻將引發(fā)與準確頻率的共振并將催化反應。最終，可能通過復制一個或多個準確頻率的作用機理來催化反應，而非使用準確頻率本身。例如，鉑催化氫和氧生成水，部分是通過在1060THz左右它的頻率上賦予羥基自由基能量。反應也能通過采用微波頻率賦予羥基自由基能量來催化，由此復制鉑的作用機理。
電磁輻射發(fā)射源應具有下列特征所需波長的高強度、長壽命、穩(wěn)定性和以脈沖和/或連續(xù)方式發(fā)射電磁能量的能力。
輻射源包括但不限于弧光燈如氙弧光、氫和氘、氪弧光、高壓汞、鉑、銀；等離子體弧光、放電燈如As、Bi、Cd、Cs、Ge、Hg、K、P、Pb、Rb、Sb、Se、Sn、Ti、Tl和Zn；單個或多個元素如Cu、Pt和Ag的中空陰極燈；以及陽光和相干電磁能量發(fā)射如微波激射器和激光。
微波激射器是以很高的穩(wěn)定性和準確性放大或產(chǎn)生電磁能量波的裝置。微波激射器的操作原理與激光相同，但產(chǎn)生無線電和微波的電磁能，而非可見范圍的光譜。在微波激射器中，電磁能由轉(zhuǎn)動能級間的分子躍遷產(chǎn)生。
激光是強大的相干光子源，產(chǎn)生具有相同頻率、相和方向的光子束，即傳播完全相同的光子束。因而，例如所需催化劑的預定光譜譜型能由一系列或一組產(chǎn)生一種或多種所需頻率的激光產(chǎn)生。
任何能以光譜催化劑的一個頻率或許多頻率發(fā)射必需的電磁輻射的激光可用在本發(fā)明中。激光可用于光譜范圍的很大部份。它們能以連續(xù)或脈沖方式操作。發(fā)射線的激光和發(fā)射連續(xù)光譜的激光可用在本發(fā)明中。線源可包括氬離子激光、紅寶石激光、氮激光、NdYAG激光、二氧化碳激光、一氧化碳激光和一氧化二氮-二氧化碳激光。除了由激光發(fā)射的光譜線外，能調(diào)諧成各種頻率范圍，由此從一種儀器提供若干不同的頻率并將它們應用到反應體系中(參見表2中的實施例)。
表2若干通用激光

來自單一激光或一系列激光的相干光簡單應用于聚焦或引進到所需反應發(fā)生的區(qū)域。光源應足夠接近以避免出現(xiàn)光達不到反應體系的“無效空間”，但又分開足夠遠以確保入射光完全吸收。由于紫外光源產(chǎn)生熱，這些光源可能需冷卻以維持高效的操作。促使反應體系激發(fā)的輻射時間可針對每個反應單個定制某些短期輻射用于將大表面暴露給光源的連續(xù)反應；或長的光接觸時間用于其他體系。
本發(fā)明目的是給反應體系通過應用至少一部分(或基本上全部)要求的光譜能量催化劑(例如光譜催化劑)提供光譜能量光譜譜型(例如電磁能光譜譜型)，所述催化劑例如由反應物和反應產(chǎn)物的例如譜型進行波形分析法來測定和計算。因此，在光譜催化劑情況下，經(jīng)計算的電磁光譜譜型將是光譜譜型或?qū)⒊洚敼庾V催化劑以產(chǎn)生優(yōu)選反應途徑和/或優(yōu)選反應速率。在基本條件中，所鑒定物質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)能用于進行簡單的波形計算以便例如達到催化反應需要的正確的電磁能量頻率或頻率組合。采用簡單的詞語表示，A→B物質(zhì)A為50Hz，物質(zhì)B為80Hz80Hz-50Hz＝30Hz因此，物質(zhì)A+30Hz→物質(zhì)B。
反應物和反應產(chǎn)物兩者的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)能被測定。在光譜催化劑情況下，由前面提到的光譜學方法能實現(xiàn)此目的。一旦光譜譜型在合適的一組環(huán)境反應條件下被測定(如具有特定頻率或頻率組合)，光譜能量催化劑(如光譜催化劑)的光譜能量光譜譜型(如電磁光譜譜型)就能測定。采用反應物和反應產(chǎn)物的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)，波形分析計算能確定反應物和反應產(chǎn)物間的能量差，并且至少一部分經(jīng)計算的光譜能量光譜譜型(如電磁光譜譜型)能以光譜能量催化劑(如光譜催化劑)的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)形式應用到反應體系中以導致反應體系遵從所需的反應途徑。對應于光譜能量催化劑(如光譜催化劑)的經(jīng)計算的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)的特定頻率或多個頻率將提供必要的能量輸入到反應體系中以影響和啟動所需的反應途徑。
通過采用復數(shù)代數(shù)、傅立葉轉(zhuǎn)換或子波(Wavelet)轉(zhuǎn)換能完成波形分析計算以得出例如正確的電磁能量頻率，所述復數(shù)代數(shù)、傅立葉轉(zhuǎn)換或子波轉(zhuǎn)換可以通過商業(yè)渠道以商標Mathematica獲得并由Wolfram公司提供。應注意依賴于特定環(huán)境可能只需一部分經(jīng)計算的光譜能量催化劑(如光譜催化劑)就足夠催化反應，或可能要使用基本上全部的光譜能量催化劑(如光譜催化劑)。
此外，至少一部分光譜能量光譜譜型(如要求的光譜催化劑的電磁譜型)可通過例如前面所定義和解釋的電磁輻射發(fā)射光源產(chǎn)生并應用到反應體系中。
光譜催化劑可應用于許多不同的技術方面，范圍從生化過程到工業(yè)反應。
本發(fā)明中可被替換或增加的特定的物理催化劑可包括任何固體、液體、氣體或等離子體催化劑，它們具有均相或多相催化活性。均相物理催化劑定義為這樣一種催化劑，其分子作為參加反應的化學品分布在相同相中。多相物理催化劑定義為這樣一種催化劑，其分子作為參加反應的化學品并不在相同相中。此外，被認為是生物催化劑的酶包括在本發(fā)明中。一些可替換或增加的物理催化劑例子包括元素和分子兩類催化劑，包括但不限于金屬如銀、鉑、鎳、鈀、銠、釕和鐵；半導體金屬氧化物和硫化物如NiO2、ZnO、MgO、Bi2O3/MoO3、TiO2、SrTiO3、CdS、CdSe、SiC、GaP、WO2和MgO3；硫酸銅；絕緣氧化物如Al2O3、SiO2和MgO；和齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑如四氯化鈦和三烷基鋁。III.靶向本發(fā)明討論了能量的頻率和波的性質(zhì)。此外，第一節(jié)題目“波能”公開了不同波間各種潛在的相互作用的概念。通用概念“靶向”、“直接共振靶向”、“諧波靶向”和“非諧波外差式靶向”(本發(fā)明都有定義的術語)建立在對這些和其他的了解之上。
靶向一般定義為將光譜能量提供物(如光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化光譜譜型、光譜環(huán)境反應條件和應用光譜能量光譜譜型)應用到反應體系中。將這些類型的能量應用到反應體系中能導致反應體系中的應用光譜能量提供物和物質(zhì)(包括其所有組分)間的相互作用。這種靶向能導致與反應體系中至少一部分例如至少一種物質(zhì)形式的至少一種直接共振、諧振和/或非調(diào)諧外差式共振。在本發(fā)明中，靶向一般應理解為將特定光譜能量提供物(如光譜能量光譜譜型)應用到包含物質(zhì)(或其任何組分)的另一個實體中以便獲得特定的所需的結(jié)果(如所需反應產(chǎn)物和/或以所需反應速率得到的所需反應產(chǎn)物)。進一步，本發(fā)明提供了技術用于獲得這些理想的結(jié)果而不生產(chǎn)例如不希望要的瞬變體、中間體、活化絡合物和/或反應產(chǎn)物。在這方面已經(jīng)有一些有限的現(xiàn)有技術將能量的某些形式(如前所討論)應用到反應體系中。這些一定的能量形式一直限于與一些反應物的某些電子頻率和/或振動頻率直接共振和諧振?，F(xiàn)有技術采用這些有限的能量形式是由于事實上現(xiàn)有技術對本發(fā)明所公開的光譜能量機理和技術缺乏足夠的理解。此外，現(xiàn)有技術經(jīng)常有下列情況即至少形成了一些不希望要的中間體、瞬變體、活化絡合物和/或反應產(chǎn)物，和/或?qū)τ谒璺磻緩匠霈F(xiàn)低于最佳的反應速率。本發(fā)明通過例如用應用光譜能量譜型特定性靶向于例如反應體系中各種形式的物質(zhì)和/或其組分克服了現(xiàn)有技術的限制。此前本發(fā)明的這種選擇性靶向從未公開或提出。具體而言，現(xiàn)有技術充其量最多是減少了使用隨機、反復試驗或反饋型分析，這些分析盡管可導致識別單一的光譜催化劑頻率，但這種方法可能是非常昂貴和耗時，更不用提在一組反應條件中稍有不同時潛在的不可重現(xiàn)性。這種測定合適催化劑的反復試驗技術也具有更多的缺點，即一旦認定具體的一種催化劑起作用，該催化劑就被留下而不知道其說明了什么。如果一個人想修改反應，包括使用不同尺寸和形狀進行修改的簡單反應，必需進行另一個反復試驗和誤差分析而不是由本發(fā)明技術提供的簡單快速計算。
因此，不管本發(fā)明何時使用“靶向”一詞，其應理解為靶向不對應于施加于反應體系難以控制的能量譜帶；而對應于定義明確的有目標的應用光譜能量譜型，每個能量譜型在例如反應途徑中有特定的想要的目的，以獲得所需的結(jié)果和/或以所需反應速率獲得所需的結(jié)果。IV.環(huán)境反應條件環(huán)境反應條件對理解是重要的，因為它們能正影響或負影響反應體系中的反應途徑。傳統(tǒng)環(huán)境反應條件包括溫度、壓力、催化劑表面積、催化劑尺寸和形狀、溶劑、載體材料、毒物、助催化劑、濃度、電磁輻射、電場、磁場、機械力、聲場、反應容器大小、形狀和組成，及其組合等。
下列反應能用于討論環(huán)境反應條件的作用，為了促使反應沿著以下所顯示的簡單的反應途徑進行，可能需要考慮所述的環(huán)境反應條件。
CA→B具體而言，在一些情況下，反應物A在有任何催化劑存在下將不形成反應產(chǎn)物B，除非反應體系中的環(huán)境反應條件包括了環(huán)境反應條件如壓力和/或溫度的某些最大或最小的條件。在此方面，許多反應在物理催化劑存在下將不發(fā)生，除非環(huán)境反應條件包括例如升高的溫度和/或升高的壓力。在本發(fā)明中，在使用特定的光譜能量催化劑(如光譜催化劑)時應考慮這些環(huán)境反應條件。各種環(huán)境反應條件的許多細節(jié)在本發(fā)明的章節(jié)題目為“優(yōu)選實施方案描述”中更詳細討論。V.光譜環(huán)境反應條件假如已知即使有催化劑存在時，某些反應途徑將不出現(xiàn)在反應體系內(nèi)(或不以理想的速率出現(xiàn))，除非例如存在最小或最大環(huán)境反應條件(如溫度和/或壓力升高)，那么一個附加的頻率或頻率組合(即應用光譜能量光譜譜型)能應用到反應體系中。在這方面，為了所需的反應途徑和/或遵從所需的反應速率，能應用光譜環(huán)境反應條件代替或補充那些自然存在或需要存在的環(huán)境反應條件。能用光譜反應條件補充或替代的環(huán)境反應條件包括例如溫度、壓力、催化劑表面積、催化劑尺寸和形狀、溶劑、載體材料、毒物、助催化劑、濃度、電場和磁場等。
更進一步，能產(chǎn)生一個或多個光譜環(huán)境反應條件的特定頻率或頻率和/或場組合與一種或多種光譜能量催化劑和/或光譜催化劑組合以生成應用光譜能量光譜譜型。因此，對于何種特定頻率或頻率和/或場組合可理想地與例如多種環(huán)境反應條件組合(或代替)，能有多種考慮。
作為一個例子，在簡單反應中，假設第一個反應物“A”的頻率或簡單光譜譜型是3THz，而第二個反應物“B”的頻率或簡單光譜譜型是7THz。室溫下不發(fā)生反應。然而當反應物A和B在高溫下時，它們兩者的頻率或簡單光譜譜型都轉(zhuǎn)變成5THz。由于頻率匹配，它們就轉(zhuǎn)移能量從而發(fā)生反應。在室溫下通過使用2THz的頻率，所使用的2THz的頻率將與3THz光譜譜型致差從而產(chǎn)生1THz和5THz的外差頻率；當所用的2THz頻率將與反應物“B”7THz的光譜譜型外差時，將使反應物“B”中產(chǎn)生5THz和9THz的外差頻率。因此，室溫下在每個反應物“A”和“B”中產(chǎn)生5THz外差頻率。因而，每個反應物中的頻率匹配，這樣反應物“A”和“B”間能量可以轉(zhuǎn)移。當這些反應物間能量能轉(zhuǎn)移時，所有沿著反應途徑的理想反應能夠獲得。然而，在某些反應中，通過使用單一頻率，只有一些沿反應途徑的理想反應能獲得。在這些情況下，需要使用附加的頻率和/或場從而導致沿著反應途徑所有理想的步驟兼得，包括但不限于形成所有要求的反應中間體和/或瞬變體。
因此，通過使用對應于至少一種光譜環(huán)境反應條件的頻率或頻率和/或場組合(即新產(chǎn)生應用光譜能量譜型)，光譜能量譜型(如反應物、中間體、瞬變體和催化劑等的光譜譜型)能被有效修改，其可生成一些情況下較寬的光譜能量光譜譜型(如較寬的光譜譜型)或其他情況下形成較窄的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)。這種較寬或較窄光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)可對應于光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)中線寬度的變寬或變窄。如本發(fā)明全文所述，當頻率匹配時，能量轉(zhuǎn)移。在該特定實施方案中，能通過例如拓寬反應體系中一種或多種參與物的光譜譜型而導致頻率匹配。例如，如本發(fā)明下文更詳細討論，向反應體系施用溫度條件通常導致例如反應體系中一個或多個反應物的一個或多個光譜譜型加寬(如線寬度加寬)。正是這種光譜譜型加寬能導致一個或多個反應物的光譜譜型例如重疊。光譜譜型重疊能導致頻率匹配，因而能量轉(zhuǎn)移。當能量轉(zhuǎn)移時，反應能發(fā)生。發(fā)生反應的范圍包括沿著任何特定反應途徑的所有反應。因此，光譜譜型加寬能導致例如反應產(chǎn)物的形成和反應中間體和/或瞬變體、催化劑頻率、毒物和助催化劑等的形成和/或激活和/或穩(wěn)定。在題目為“優(yōu)選實施方案詳述”的章節(jié)中詳細討論的反應體系中，所有環(huán)境反應條件能通過施用光譜環(huán)境反應條件至少被部分激活。
相類似，通過改變例如至少一種光譜環(huán)境反應條件因而改變應用光譜能量光譜譜型，能引發(fā)光譜譜型變得非重疊。在這樣情況下，能量將不發(fā)生轉(zhuǎn)移(或能量轉(zhuǎn)移速率可降低)，從而反應將不發(fā)生(或反應速率減慢)。
光譜環(huán)境反應條件能用于啟動和/或終止反應途徑中的反應。因此，通過例如在反應過程中以不同時間和/或以不同強度使用不同光譜環(huán)境反應條件，有些反應能啟動、終止、減慢和/或加速。因此，光譜環(huán)境反應條件能正影響或負影響反應體系中的反應途徑和/或反應速率。VI.設計物理和光譜催化劑此外，通過采用上述技術來設計(如計算或測定)理想的光譜能量光譜譜型，例如對光譜能量催化劑(如光譜催化劑)理想的光譜譜型，而不是使用光譜能量催化劑(如光譜催化劑)本身，例如設計的光譜譜型能用于設計和/或確定能用于反應體系中的最佳的物理和/或光譜催化劑。進一步，本發(fā)明能提供用于特定反應體系的物理和/或光譜催化劑的配方，所述體系中以前不存在催化劑。例如在一個反應中
A→I→B其中A是反應物，B是產(chǎn)物和I是已知中間體，并且其中沒有已知催化劑，物理或光譜催化劑都能被設計出來并且例如與中間體“I”共振，由此而催化反應。
第一步，設計的光譜譜型能與現(xiàn)存物質(zhì)的已知光譜譜型相比較以確定設計光譜譜型和已知物質(zhì)光譜譜型間是否存在相似性。如果設計光譜譜型與已知物質(zhì)光譜譜型至少部分匹配，則可能在反應體系中采用已知物質(zhì)作為物理催化劑。在這方面，可理想地單獨采用已知物質(zhì)或與光譜能量催化劑和/或光譜催化劑組合使用。還進一步，可能采用環(huán)境反應條件和/或光譜環(huán)境反應條件以使得已知物質(zhì)以一種更接近設計能量光譜譜型或光譜譜型的方式表現(xiàn)。進一步，應用不同光譜能量光譜譜型可引起設計的催化劑以不同方式表現(xiàn)，例如使用第一種光譜能量光譜譜型促進第一種反應途徑，而使用第二種光譜能量光譜譜型則促進第二種反應途徑。同樣，改變一種或多種環(huán)境反應條件能有相似的效果。
進一步，這種設計的催化劑應用于所有類型的反應，包括但不限于化學(有機和無機)、生物、物理和能量等。
還有，在某些情況下，一種或多種物理物種能以合適方式使用或組合，例如物理混合或通過化學反應，以得到表現(xiàn)合適設計光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)的物理催化劑物質(zhì)，從而實現(xiàn)所需的反應途徑。因而，設計催化劑(如已知的或?qū)ｉT制備具有物理催化劑功能的物理催化劑)、光譜能量催化劑和/或光譜催化劑的組合能導致新產(chǎn)生能量光譜譜型(例如，這種情況下其能是物理催化劑和/或光譜催化劑的組合)，所述能量光譜譜型導引形成所需的反應產(chǎn)物和/或以所需反應速率沿所需的反應途徑進行。在這方面，當設計催化劑與多種光譜能量光譜譜型和/或光譜譜型組合時，光譜能量光譜譜型和/或光譜譜型的多種線寬度可出現(xiàn)加寬和/或變窄。
當計算或確定合適的設計催化劑時，重要的是考慮反應體系的所有組分間的能量相互作用。將有特定能量光譜譜型的(如電磁能量)特定組合，所述能量光譜譜型將與設計催化劑相互作用以形成應用光譜能量光譜譜型。例如被引發(fā)而應用到反應體系中的電磁輻射的特定頻率當與設計催化劑頻率相互作用時，應包含盡可能多的頻率，對一個或多個反應體系中的參與物來說，這些頻率可產(chǎn)生理想的效果，而消除盡可能多的頻率，這會帶來反應體系內(nèi)不理想的效果。VII.光譜藥物許多藥劑充當生化反應中的催化劑。但有若干種例外，藥物的優(yōu)勢效果來自它們與宿主機體的功能性大分子組分的相互作用。這些相互作用改變了相關細胞組分的功能，并由此啟動了一系列生化和生理變化，這些變化是藥物反應的特征。
通常用顯著的效果或用認為是該效果基礎的作用描述藥物。然而，這些描述不應遮蓋沒有藥物僅產(chǎn)生單一效果的這一事實。嗎啡正確的描述是止痛劑，但它也抑制咳嗽反射，起著鎮(zhèn)靜、呼吸抑制、便秘、支氣管收縮、組胺釋放、抗利尿和多種其他副作用。合適地描述藥物的特征只根據(jù)其所有方面的效果，沒有藥物具有足夠的選擇性而可描述為特定的。
本發(fā)明的目的之一是通過引入光譜能量催化劑(如光譜催化劑)代替或增強藥劑，提供較多的靶向方式，用于獲得來自生物系統(tǒng)的所需的反應，所述藥劑可模擬給定酶的效果或作用機理，并由此限制通常與藥劑相關的不需要的副作用產(chǎn)生。此外，某些反應可用光譜催化劑能實現(xiàn)，而用任何特別的物理催化劑藥劑則不能實現(xiàn)。
本發(fā)明這方面的第一個實施方案涉及DHEA和褪黑激素，它們兩個均是藥劑，被認為參與減慢和/或逆轉(zhuǎn)衰老過程。DHEA和褪黑激素的電磁光譜譜型能從家中或工作單位的電燈泡發(fā)射。所得的EM輻射通過視神經(jīng)和視束能直接吸收到中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，在發(fā)生衰老現(xiàn)象的部位，即中樞神經(jīng)系統(tǒng)和松果體-下丘腦-垂體系統(tǒng)，產(chǎn)生抗衰老效果。
本發(fā)明這方面的第二個實施方案涉及用藥物光譜譜型降低LDL膽固醇水平，所述藥物光譜譜型例如由負催化HMG輔酶A還原酶的床墊中或墊塊中的螺旋體所發(fā)射。因此，通過采用經(jīng)設計能產(chǎn)生所需反應產(chǎn)物的獨特的光譜譜型靶向合適的生物制劑能取得理想的效果。
本發(fā)明這方面的第三個實施方案涉及采用光譜藥物治療細菌、真菌、寄生蟲和病毒性疾病。具體而言，通過生成已知藥物催化劑的催化光譜譜型，能獲得與物理藥物催化劑相似的效果。
本發(fā)明這方面的另一個實施方案提供治療哮喘的方法，其涉及自主神經(jīng)系統(tǒng)，它在控制正常氣管和那些患支氣管痙攣個體的支氣管肌彈性中發(fā)揮關鍵作用。自主神經(jīng)系統(tǒng)的作用被認為是通過對支氣管平滑肌細胞中環(huán)腺苷單磷酸(AMP)和環(huán)鳥苷單磷酸(GMP)的儲存作用來傳遞的。進一步，乙?；憠A或迷走神經(jīng)興奮被認為提供了相對于環(huán)AMP的環(huán)GMP量的增加，導致平滑肌收縮和哮喘發(fā)作。相反地，支氣管平滑肌細胞內(nèi)相對于環(huán)GMP的環(huán)AMP量的增加導致支氣管肌松弛，由此提供了治療哮喘的方法。腺苷酸環(huán)化酶催化形成環(huán)AMP。因此，通過使用(如頸部所帶的垂飾)腺苷酸環(huán)化酶的催化光譜譜型，能獲得哮喘緩解。
一些最令人驚異的物理催化劑是酶，其催化活的生物體中眾多的反應。在所有錯綜復雜的已在生命體系中進化的過程中，沒有一種比酶催化更顯著或更重要。有關酶的令人驚異的事實是不僅酶能增加生化反應速率106-1012倍，而且也是高度特定性的。酶只作用于某些分子而使其余體系不受影響。已發(fā)現(xiàn)一些酶具有高程度的特定性，而其他酶能催化許多反應。如果一種生物反應只由一種酶催化，那么那種酶的活性喪失或降低能大大抑制這種特定的反應，并可能對活的生物體有害。如果這種狀況發(fā)生，對于確切的酶或機理可確定催化光譜能量光譜譜型，然后通過提供光譜能量催化劑來替換酶能補充遺傳不足。VIII.本發(fā)明目的所有上述本發(fā)明公開的信息應對本發(fā)明的主要方面提供全面的理解。然而，為了進一步理解本發(fā)明，現(xiàn)將依據(jù)一些欲達到的代表性目的或目標討論本發(fā)明。
1.本發(fā)明的一個目的是通過以光譜催化劑形式使用光譜能量光譜譜型控制或定向反應體系中的反應途徑，所述光譜能量光譜譜型具有至少一種電磁能量頻率，其可啟動、活化和/或影響至少一個包含在反應體系中的參與物。
2.本發(fā)明的另一個目的是提供有效的、選擇性的和經(jīng)濟的方法，用于替代反應體系中已知的物理催化劑，所述方法包含下列步驟復制一種物理催化劑的光譜譜型的至少一部分(如一種物理催化劑光譜譜型的至少一種頻率)以形成催化光譜譜型；和向反應體系中使用至少一部分催化光譜譜型。
3.本發(fā)明的另一個目的是提供用其自身的催化光譜譜型在反應體系中增強物理催化劑的方法，包括下列步驟測定物理催化劑的電磁光譜譜型；和用至少一種電磁能量發(fā)射器源復制該種物理催化劑光譜譜型的至少一種頻率以形成催化光譜譜型；和以足夠強度和持續(xù)足夠時間將該催化光譜譜型的至少一種頻率應用到反應體系中以在反應體系中催化形成反應產(chǎn)物。
4.本發(fā)明的另一個目的是提供有效的、選擇性的和經(jīng)濟的方法，用于替代反應體系中已知的物理催化劑，所述方法包含下列步驟復制一種物理催化劑光譜譜型的至少一部分(如一種物理催化劑光譜譜型的至少一種頻率)以形成催化光譜譜型；和向反應體系中使用至少一部分催化光譜譜型；和使用至少一種附加的光譜能量光譜譜型，當其與所述催化光譜譜型結(jié)合時，形成應用光譜能量光譜譜型。
5.本發(fā)明的另一個目的是提供在反應體系中替代物理催化劑的方法，其包括下列步驟測定該種物理催化劑的電磁光譜譜型；用至少一種電磁能量發(fā)射器源復制該物理催化劑電磁光譜譜型的至少一種頻率以形成催化光譜譜型；向反應體系中使用至少一種催化光譜譜型的頻率；和使用至少一種附加的光譜能量光譜譜型以形成應用光譜能量光譜譜型，所述應用光譜能量光譜譜型以足夠強度和持續(xù)足夠時間使用以便在反應體系中催化形成至少一種反應產(chǎn)物。
6.本發(fā)明的另一個目的是通過增加物理催化劑用光譜催化劑來提供影響和/或定向反應體系的方法，其包括下列步驟用至少一種電磁能量發(fā)射器源復制一種物理催化劑的至少一部分譜型(如一種物理催化劑光譜譜型的至少一種頻率)以形成催化光譜譜型；以足夠強度將至少一部分催化光譜譜型(例如具有頻率范圍從約無線電頻率到約紫外頻率的電磁光譜譜型)應用到反應體系中(如輻射)足夠時間以催化反應體系；和將物理催化劑引入到反應體系中。
通過在所述催化光譜譜型使用到反應體系前，和/或使用過程中，和/或使用后將物理催化劑引入到反應體系中都可實施上述方法。
7.本發(fā)明的另一個目的是通過增加物理催化劑用光譜能量催化劑來提供影響和/或定向反應體系的方法，其包括下列步驟以足夠強度使用至少一種光譜能量催化劑足夠時間以催化反應體系；將物理催化劑引入反應體系中。
通過在所述光譜能量催化劑使用到反應體系前，和/或使用過程中，和/或使用后將物理催化劑引入到反應體系中都可實施上述方法。
8.本發(fā)明的另一個目的是通過增加物理催化劑用光譜催化劑和光譜能量催化劑來提供影響和/或定向反應體系的方法，其包括下列步驟以足夠強度使用至少一種光譜催化劑足夠時間以至少部分催化反應體系；以足夠強度使用至少一種光譜能量催化劑足夠時間以至少部分催化反應體系；和將物理催化劑引入反應體系中。
通過在光譜催化劑和/或光譜能量催化劑使用到反應體系前，和/或使用過程中，和/或使用后將物理催化劑引入反應體系中都可實施上述方法。此外，光譜催化劑和光譜能量催化劑可同時使用以形成應用光譜能量光譜譜型，或它們可按序在與物理催化劑引入到反應體系相同或不同的時刻使用。
9.本發(fā)明的另一個目的是采用或不用物理催化劑，用光譜催化劑、光譜能量催化劑和光譜環(huán)境反應條件來提供影響和/或定向反應體系的方法，其包括下列步驟以足夠強度使用至少一種光譜催化劑足夠時間以催化反應途徑；以足夠強度使用至少一種光譜能量催化劑足夠時間以催化反應途徑；以足夠強度使用至少一種光譜環(huán)境反應條件足夠時間以催化反應途徑，由此當任意所述至少一種光譜催化劑、所述至少一種光譜能量催化劑和/或至少一種光譜環(huán)境反應條件同時使用時，它們形成應用光譜能量光譜譜型；和將物理催化劑引入反應體系中。
通過在任意一種光譜催化劑和/或光譜能量催化劑和/或光譜環(huán)境反應條件或其任意組合使用到反應體系前，和/或使用過程中，和/或使用后將物理催化劑引入反應體系中都可實施上述方法。同樣，光譜催化劑和/或光譜能量催化劑和/或光譜環(huán)境反應條件可按序或連續(xù)提供。
10.本發(fā)明的另一個目的是用應用光譜能量光譜譜型和光譜能量催化劑來提供影響和定向反應體系的方法，其包括下列步驟以足夠強度使用至少一種應用光譜能量光譜譜型足夠時間以催化反應體系，由此所述至少一種應用光譜能量光譜譜型包含至少兩個成員，所述成員選自催化光譜能量光譜譜型、催化光譜譜型、光譜催化劑、光譜能量催化劑、光譜能量光譜譜型、光譜環(huán)境反應條件和光譜譜型；和將至少一種光譜能量催化劑引入反應體系中。
通過在光譜能量催化劑使用到反應體系前，和/或使用過程中，和/或使用后將上述應用光譜能量光譜譜型引入反應體系中都可實施上述方法。此外，光譜能量催化劑和應用光譜能量光譜譜型可按序或連續(xù)提供。如果連續(xù)使用，形成新應用光譜能量光譜譜型。
11.本發(fā)明的另一個目的是用光譜能量催化劑來提供影響和定向反應體系的方法，其包括下列步驟確定所述反應體系中初始反應物的至少一部分光譜能量光譜譜型；確定所述反應體系中反應產(chǎn)物的至少一部分光譜能量光譜譜型；計算由所述反應物和反應產(chǎn)物光譜能量光譜譜型加和的光譜能量光譜譜型(例如至少一種電磁頻率)以確定要求的光譜能量催化劑(例如光譜催化劑)；
生成至少一部分要求的光譜能量催化劑(例如要求的光譜催化劑的至少一種電磁頻率)；和將所述至少一部分要求的光譜能量催化劑(如光譜催化劑)應用到反應體系(如用電磁能量輻射)中以形成所需的反應產(chǎn)物。
12.本發(fā)明的另一個目的是提供用光譜能量催化劑影響和定向反應體系的方法，其包括下列步驟用至少一種光譜能量催化劑在所述反應體系中靶向至少一種參與物以便引發(fā)至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定，從而生成所需的反應產(chǎn)物。
13.本發(fā)明的另一個目的是提供用光譜能量譜型來催化反應體系以生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括以足夠強度使用至少一種光譜能量譜型足夠時間，以便引發(fā)至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定，從而以所需反應速率生成所需的反應產(chǎn)物。
14.本發(fā)明的另一個目的是用光譜能量催化劑和至少一種光譜環(huán)境反應條件來提供影響和定向反應體系的方法，其包括下列步驟將至少一種應用光譜能量催化劑使用到所述反應體系中的至少一種參與物；和將至少一種光譜環(huán)境反應條件使用到所述反應體系中，以便引發(fā)至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定，從而允許形成所需反應產(chǎn)物。
15.本發(fā)明的另一個目的是提供用光譜能量催化劑來催化反應體系生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括使用與至少一種反應物頻率外差的至少一種頻率(如電磁的)，以便引發(fā)至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定，從而生成所需的反應產(chǎn)物。
16.本發(fā)明的另一個目的是提供用至少一種光譜能量譜型來催化反應體系以生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括使用足夠數(shù)目的頻率(如電磁的)和/或場(如電的和/或磁的)以生成應用光譜能量光譜譜型，所述光譜譜型激發(fā)了反應途徑中所需的所有瞬變體和/或中間體，從而生成所需的反應產(chǎn)物。
17.本發(fā)明的另一個目的是提供用光譜能量催化劑來催化反應體系并生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括用至少一種頻率和/或場在所述反應體系中靶向至少一種參與物，以便間接地形成至少一種瞬變體和/或至少一種中間體，由此所述至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成導致形成至少一種附加的瞬變體和/或至少一種附加的中間體。
18.本發(fā)明的另一個目的是提供用光譜能量催化劑來催化反應體系并生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括將至少一種光譜能量催化劑靶向到所述反應體系中的至少一種參與物以便間接形成至少一種瞬變體和/或至少一種中間體，由此所述至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成導致形成至少一種附加的瞬變體和/或至少一種附加的中間體。
19.本發(fā)明的進一步目的是提供用于沿著所需反應途徑定向反應體系的方法，其包括使用至少一種靶向方法，所述方法選自直接共振靶向、諧波靶向和非諧波外差靶向。
在這方面，這些靶向方法能引發(fā)至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定，從而生成所需的反應產(chǎn)物。
20.本發(fā)明的另一個目的是提供用于催化反應體系的方法，其包括
將至少一種頻率使用到所述反應體系中的至少一種參與物和/或至少一種組分，以便引發(fā)至少一種瞬變體和/或至少一種中間體的形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定，從而生成所需的反應產(chǎn)物，由此，所述至少一種頻率包括至少一種選自下述的頻率直接共振頻率、諧振頻率、非諧波外差共振頻率、電子頻率、震動頻率、轉(zhuǎn)動頻率、轉(zhuǎn)動-震動頻率、細裂解頻率、超細裂解頻率、電場裂解頻率、磁場裂解頻率、回旋共振頻率、軌道頻率和核頻率。
在這方面，應用頻率能包括任何理想頻率或頻率組合，其直接地、諧波地或通過非諧波外差技術與所述反應體系中的至少一個參與物和/或至少一個組分共振。
21.本發(fā)明的另一個目的是提供將光譜能量譜型用于沿著所需的反應途徑定向反應體系的方法，其包括使用至少一種頻率和/或場，以便引發(fā)所述體系中的至少一種參與物和/或至少一種組分的光譜能量譜型(如光譜譜型)與所述反應體系中的至少一種其他參與物和/或至少一種其他組分的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)至少部分重疊，從而允許能量在所述至少兩個參與物和/或組分間轉(zhuǎn)移。
22.本發(fā)明的另一個目的是提供用光譜能量光譜譜型來催化反應體系并生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括使用至少一種光譜能量光譜譜型以便引發(fā)所述體系中的至少一種參與物和/或組分的光譜能量光譜譜型與所述反應體系中的至少一種其他參與物和/或組分的光譜能量光譜譜型至少部分重疊，從而允許能量在至少兩個參與物和/或組分間轉(zhuǎn)移，由此促使形成所述的至少一個反應產(chǎn)物。
23.本發(fā)明的進一步目的是提供用光譜能量催化劑來催化反應體系并生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括使用至少一種頻率和/或場以便造成所述體系中的至少一種參與物(如至少一種反應物)和/或組分的光譜能量譜型(如光譜譜型)加寬，導致發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，造成所述反應體系中的至少一種參與物和/或至少一種組分的變化(如化學的、物理的、相或其他)。
在這方面，變化可生成反應產(chǎn)物，其屬于與任何初始反應物的任何化學和/或物理或結(jié)晶組成和/或相不同的化學組成和/或不同的物理或結(jié)晶組成和/或相。因此，只有瞬變體可參與反應物轉(zhuǎn)化成反應產(chǎn)物的過程。
24.本發(fā)明的進一步目的是提供用光譜能量催化劑來催化反應體系并生成至少一種反應產(chǎn)物的方法，其包括使用應用光譜能量光譜譜型以便造成所述體系中的至少一種參與物(如至少一種反應物)和/或組分的光譜能量光譜譜型(如光譜譜型)加寬，導致發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，造成所述反應體系中的至少一種參與物和/或至少一種組分的變化(如化學的、物理的、相或其他)。
在這方面，變化可生成反應產(chǎn)物，其屬于與任何初始反應物的任何化學和/或物理或結(jié)晶組成和/或相不同的化學組成和/或不同的物理或結(jié)晶組成和/或相。因此，只有瞬變體可參與反應物轉(zhuǎn)化成反應產(chǎn)物的過程。
25.本發(fā)明的另一個目的是通過采用至少一種光譜環(huán)境反應條件，提供用于控制反應和/或定向反應途徑的方法，其包括形成反應體系；和使用至少一種光譜環(huán)境反應條件以便沿著所需的反應途徑定向所述反應體系。
在這方面，應用光譜環(huán)境反應條件能單獨使用或與其他環(huán)境反應條件組合使用以獲得所需結(jié)果。進一步，附加的光譜能量光譜譜型也可與所述光譜環(huán)境反應條件同時和/或連續(xù)地使用。
26.本發(fā)明的另一個目的是提供一種設計催化劑的方法，該催化劑用于以前不存在催化劑(如物理催化劑和/或光譜能量催化劑)的反應體系，其包括確定要求的光譜譜型以獲得所需的反應和/或所需的反應途徑和/或所需的反應速率；和設計催化劑(如物質(zhì)或物質(zhì)組合，和/或光譜能量催化劑)，所述催化劑表現(xiàn)出與要求的光譜譜型相近似的光譜譜型。
在這方面，被設計為催化劑的物質(zhì)可包括一個或多個物質(zhì)和/或已經(jīng)由合適反應如化學反應組合的更多物質(zhì)的物理混合。經(jīng)設計的物質(zhì)可被也應用到反應體系中的一個或多個光譜能量光譜譜型增強功能。此外，不同光譜能量光譜譜型的應用可造成經(jīng)設計的物質(zhì)以不同方式表現(xiàn)，例如使用第一種光譜能量光譜譜型促進第一種反應途徑，而使用第二種光譜能量光譜譜型促進第二種反應途徑。同樣，一種或多種環(huán)境反應條件的變化能產(chǎn)生相似的效果。
進一步，這種經(jīng)設計的物質(zhì)應用在所有類型的反應中，包括但不限于化學的(有機和無機)、生物的和物理的反應等。
不希望被特定操作原理或解釋所束縛，認為只要頻率匹配，能量就轉(zhuǎn)移。能量轉(zhuǎn)移能是兩個實體間的能量共享和/或例如從一個實體到另一個實體的能量轉(zhuǎn)移。實體可兩者例如是物質(zhì)，或一個實體是物質(zhì)而另一個是能量(例如能量可以是光譜能量光譜譜型如電磁頻率，和/或電場和/或磁場)。
附圖簡述圖1a和1b以圖形表示聲波或電磁波。
圖1c表示組合波，其由圖1a和圖1b波的組合產(chǎn)生。
圖2a和2b表示振幅不同但頻率相同的兩個波。圖2a表示低振幅波，而圖2b表示高振幅波。
圖3a和3b表示頻率圖。圖3a表示時間對振幅示意圖，而圖3b表示頻率對振幅示意圖。
圖4表示外差級數(shù)的具體實例。
圖5表示來自圖4的外差級數(shù)的圖例。
圖6表示不規(guī)則碎片形(fractal)圖。
圖7a和7b表示氫的能級圖。
圖8a-8c表示3個不同的簡單反應圖解。
圖9a和9b表示氫的細(fine)頻率圖曲線。
圖10表示氫的多種頻率和強度。
圖11a和11b表示采用受激發(fā)射/粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的兩個光放大圖。
圖12表示共振波，其中共振頻率是f0，高頻率為f2而低頻率為f1，f1和f2為約50％的f0振幅。
圖13a和13b表示兩個不同的共振曲線，具有不同質(zhì)量因素。圖13a表示高Q的窄共振曲線，而圖13b表示低Q的寬共振曲線。
圖14表示共振基頻(曲線A)和諧頻(曲線B)的兩個不同能量轉(zhuǎn)移曲線。
圖15a-c表示在三個不同溫度時的光譜譜型變化。圖15a表示低溫，圖15b表示中溫，圖15c表示高溫。
圖16是光譜曲線，表示對應于f2-f1的線寬度。
圖17a和17b表示兩個振幅對頻率曲線。圖17a表示低溫下區(qū)分開的光譜曲線；而圖17b表示高溫下重疊的光譜曲線。
圖18a表示溫度對紅外吸收光譜分辨率的影響；圖18b表示黑體輻射；而圖18c表示低溫下的曲線A和C，以及高溫下加寬的曲線A和C*，同時C*還移位。
圖19表示光譜譜型，其顯示壓力加寬化合物NH3譜型的作用。
圖20表示單一化合物三種不同壓力下壓力-加寬譜線的理論形態(tài)。
圖21a和圖21b兩個圖表示對加壓下光譜譜型變化的試驗確認。圖21a對應于代表空氣中水蒸汽吸收的光譜譜型，而圖21b是對應于一個大氣壓下的NH3吸收的光譜譜型。
圖22a表示單一原子的輻射以及圖22b表示一組原子的輻射。
圖23a-d表示四種不同光譜曲線，其中三個顯示自吸收譜型。圖23a是標準光譜曲線，未顯示任何自吸收；圖23b表示由于自吸收共振頻率的位移；圖23c表示由于自吸收的自蝕譜型；以及圖23d表示自蝕譜型的衰減例。
圖24a表示已烷中乙醇和鄰苯二甲酸的吸收光譜；圖24b表示乙醇和四氯化碳中碘吸收的吸收光譜；以及圖24c表示乙醇和苯的混合物對溶質(zhì)苯基偶氮苯酚的影響。
圖25a表示氧化鋁的四面體單元和圖25b表示二氧化硅的四面體單元。
圖26a表示鋁或硅與氧結(jié)合后的平截八面體晶體結(jié)構(gòu)以及圖26b表示多個平截八面體相連在一起代表沸石。圖26c表示沸石“X”和沸石“Y”通過氧橋連在一起的平截八面體。
圖27圖示銅和鉍對鋅/鎘線比率的影響。
圖28圖示鎂對銅/鋁強度比率的影響。
圖29表示下列濃度a)0.01M；b)0.03M；c)0.06M；d)0.10M；3)0.15M對四氯化碳溶液中N-甲基氨基甲酸乙酯的原子光譜頻率的影響。
圖30表示對應于氫發(fā)射光譜的示意圖。具體地，圖30a對應于氫的Balmer系列2；以及圖30b對應于氫456THz頻率的發(fā)射光譜。
圖31對應于氫456THz頻率的高分辨率激光飽和光譜。
圖32表示在典型光譜曲線下存在的細分裂頻率。
圖33對應于精細結(jié)構(gòu)頻率(α)中的原子電子級(n)圖。
圖34表示氫原子的n＝1和n＝2級的精細結(jié)構(gòu)。
圖35表示碳、氧和氟的最低能級的多重譜線分裂43.5cm＝1.3THz16.4cm-1＝490GHz 226.5cm-1＝6.77THz；158.5cm-1＝4.74THz；404cm-1＝12.1THz。
圖36表示波長為10μm2的SF6振動帶。
圖37a表示與圖36中所顯示的相似的光譜譜型，具有特定放大的頻率。圖37b更詳細表示化合物SF6的精細結(jié)構(gòu)頻率。
圖38表示對應于分子不同能級的能級圖，其中轉(zhuǎn)動能級對應于“J”，振動能級對應于“γ”和電子級對應于“n”。
圖39a和39b對應于用干涉儀記載的氯化氫氣體的純轉(zhuǎn)動吸收光譜；圖39b表示低分辨率(即不顯示任何細頻率)下與圖39a相同的光譜。
圖40對應于氰化氫的轉(zhuǎn)動光譜。“J”對應于轉(zhuǎn)動級。
圖41表示在A(γ1-γ5)，B＝γ1-2γ5顯示頻帶的譜帶中對應于γ1和γ5的加和外差的光譜。
圖42圖示精細結(jié)構(gòu)光譜，其顯示基態(tài)中CO的第一組四個轉(zhuǎn)動頻率。分子精細結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動頻率間的差異(外差)是2×轉(zhuǎn)動常數(shù)B(即f2-f1＝2B)。在這種情況下，B＝57.6GHz(57635.970MHz)。
圖43a表示LiF的轉(zhuǎn)動和振動頻率(MHz)。圖43b表示LiF的轉(zhuǎn)動和振動頻率間的差異。
圖44表示三原子分子OCS的轉(zhuǎn)動躍遷J＝1→2。振動態(tài)由括號內(nèi)的振動量子數(shù)(γ1、γ2、γ3)給出，γ2有上標[l]。在這種情況下，l＝1。上標1用于l類電子偶的較低頻率組分，以及上標2用于1類電子偶的較高頻率組分。(0110)和(0110)兩個線是l類電子偶，由q1分開。
圖45表示SF6的轉(zhuǎn)動-振動帶和精細結(jié)構(gòu)頻率。
圖46表示從0到300放大的SF6精細結(jié)構(gòu)光譜。
圖47a和47b表示來自SF6精細結(jié)構(gòu)的兩個曲線的放大圖，其顯示超精精細結(jié)構(gòu)頻率。注意超精精細結(jié)構(gòu)曲線的整齊間距。圖47a表示圖46中標有單星號(*)的曲線放大圖，而圖47b表示圖46中標有雙星號(**)的曲線放大圖。
圖48表示能級圖，其對應于在氫的n＝2到n＝3的躍遷中超精細結(jié)構(gòu)的超精細分裂。
圖49表示在CH3I的轉(zhuǎn)動躍遷J＝1→2中的超精細結(jié)構(gòu)。
圖50表示在振動基態(tài)的C1CN的J＝1→2躍遷的超精細結(jié)構(gòu)。
圖51表示NO分子的能級圖和超精細頻率。
圖52表示對應于NH3的超精細頻率的光譜。
圖53表示NH3光譜中轉(zhuǎn)動級J＝3的超精細結(jié)構(gòu)和二重態(tài)化。圖53中的上面曲線表示試驗數(shù)據(jù)，而下面曲線來自理論計算。頻率從左到右以60KHz間隔增加。
圖54表示NH3光譜中轉(zhuǎn)動級J＝4的超精細結(jié)構(gòu)和二重態(tài)化。圖54中的每個上面曲線表示試驗數(shù)據(jù)，而下面曲線來自理論計算。頻率從左到右以60KHz間隔增加。
圖55表示鉀的Stark效應(斯達克譜線碰裂反應)。尤其圖示了4s和5p能級對電場的依賴。
圖56用圖標繪出5p2P1/2←4s2S1/2.3/2躍遷波數(shù)從零場位置的偏移對電場的平方的關系。
圖57表示CH3C1的J＝0→1轉(zhuǎn)動躍遷的頻率組分，作為場強的函數(shù)。頻率以兆周(MHz)表示，以及電場強度(esu cm)以場平方E2，esu2/cm2表示。
圖58表示在分子OCS的J＝1→2躍遷中Stark效應的理論和試驗測定。不改變的絕對轉(zhuǎn)動頻率標繪在零點，以及頻率分裂和移位以比原頻率較高或較低的MHz表示。
圖59表示不對稱頂端(top)分子的轉(zhuǎn)動躍遷中Stark組分的光譜譜型。具體地，圖59a表示J＝4→5的躍遷；以及圖59b表示J＝4→4的躍遷。電場對于全部光譜分辨足夠大。
圖60表示用應用電場在多種頻率下OCS分子在J＝1→2躍遷中的Stark效應?！癮”曲線代表靜態(tài)DC電場的Stark效應；“b”曲線代表1KHz電場的Stark頻率的加寬和模糊；“c”曲線代表1200KHz電場下的標準Stark型效應。
圖61a表示Stark波導的結(jié)構(gòu)以及圖61b表示在Stark波導中場的分布。
圖62a表示鈉“D”線的塞曼(Zeeman)效應；和圖62b表示鈉“D”線的Zeeman效應中躍遷的能級圖。
圖63圖示作為磁場函數(shù)的氧原子基項的分裂。
圖64圖示對硅的“3P”態(tài)Zeeman效應對磁場強度的依賴性。
圖65a圖示標準Zeeman效應以及圖65b圖示不規(guī)則Zeeman效應。
圖66圖示鋅3P→3S的不規(guī)則Zeeman效應。
圖67a圖示四個Zeeman分裂頻率以及圖67b圖示四個新外差差頻。
圖68a和68b圖示順磁分子中兩個不同躍遷的典型Zeeman分裂光譜譜型。
圖69圖示表中橫向所列的氫頻率；以及表中豎向所列的鉑頻率。
優(yōu)選實施方案描述通常，通過使用熱和增加溫度，熱能用于驅(qū)動化學反應。加熱增加化學反應物的動能。有更多動能的反應物運動更快和更遠，并更可能參加化學反應。同樣機械能通過攪拌和運動化學品，增加它們的動能并因而增加反應性。加入機械能后通過增加動能經(jīng)常提高了溫度。
聲能可作為如有規(guī)則的機械波應用到化學反應中。由于其機械特性，聲能可增加化學反應物的動能，所以也能提高溫度。電磁(EM)能由電場和磁場波組成。EM能也可增加反應體系中的動能和熱。它可賦予一些反應中的電子軌道或振動運動以能量。
聲能和電磁能皆由波組成。能計算一定時間內(nèi)的波數(shù)。波經(jīng)常如圖1a中所描繪。通常，時間為水平X-軸。垂直Y-軸表示波強度。這也稱為振幅。弱波屬于弱強度，具有低的振幅(參見圖2a)。強波具有高振幅(參見圖2b)。通常計算每秒的波數(shù)得到頻率。
頻率＝波數(shù)/時間＝周/秒＝Hz“每秒周”的另一個名字叫“赫茲”(簡寫“Hz”)。通過顯示在一定時間的不同波數(shù)將頻率畫在波圖上(參見圖3a，其顯示波具有2Hz和3Hz的頻率)。也可畫成X-軸上是頻率本身而非時間(參見圖3b，其顯示相同的2Hz和3Hz波但圖示不同)。
能量波和頻率具有一些有趣的特性，可以一些有趣的方式相互作用。波能相互作用的方式大部分依賴于頻率。例如，當兩個能量波相互作用時，每個皆有相同的振幅，但一個頻率為400Hz，另一個為100Hz，這些波將疊加它們的頻率產(chǎn)生新頻率500Hz(即“和”頻率)。這些波頻率也可相減產(chǎn)生頻率300Hz(即“差”頻率)。所有波能通常以這種方式加和減，并將這種加法和減法稱為外差作用。外差作用的常見結(jié)果對大多數(shù)人來說是作為音樂中的和聲學(諧波)而熟悉的。
外差作用產(chǎn)生的諧波有數(shù)學和音樂基礎。考慮例如外差頻率的連續(xù)級數(shù)。如上討論，用400Hz和100Hz開始，和頻率是500Hz以及差頻率是300Hz。如果這些頻率進一步外差(加和減)，就獲得新頻率800(即500+300)和200(即500-300)。800和200進一步外差導致如圖4所顯示的1000和600Hz。
數(shù)學譜型開始出現(xiàn)。和欄和差欄包含每組外差加倍的數(shù)的交替級數(shù)。在和欄中，400Hz、800Hz和1600Hz與500Hz、1000Hz和2000Hz交替。同樣的加倍現(xiàn)象出現(xiàn)在差欄中。
頻率外差是無論何時波形能量相互作用出現(xiàn)的自然過程。外差導致數(shù)學衍生的數(shù)目增加的譜型。數(shù)譜型是原始頻率的整數(shù)倍。這些倍數(shù)稱為諧波。例如800Hz和1600Hz是400Hz的諧波。以音樂術語，800Hz是400Hz上的八度音階，而1600Hz是更高的兩個八度音階。理解諧波的數(shù)學外差基礎是重要的，其出現(xiàn)在所有波形能量中，因而出現(xiàn)在整個自然界中。
數(shù)學頻率是很重要的。在可見譜型中頻率外差數(shù)學上增加(參見圖5)。對圖5的這些可見譜型數(shù)學有一個名稱。這些譜型稱為不規(guī)則碎片形(fractal)。不規(guī)則碎片形定義為數(shù)學函數(shù)，其產(chǎn)生一系列自相似的譜型或數(shù)。不規(guī)則碎片形譜型歷史上已引起了許多興趣，這是因為在自然中到處可以發(fā)現(xiàn)不規(guī)則碎片形譜型。不規(guī)則碎片形是能在遼闊海岸線一直到微生物中發(fā)現(xiàn)的譜型。不規(guī)則碎片形在有組織的昆蟲行為和流體行為中發(fā)現(xiàn)。由不規(guī)則碎片形所產(chǎn)生的可見譜型是很明顯的和可識別的。典型的不規(guī)則碎片形譜型顯示在圖6中。
外差是數(shù)學函數(shù)，其由數(shù)學方程限定，就象不規(guī)則碎片形。外差作用也產(chǎn)生自相似的數(shù)譜型，就如不規(guī)則碎片形。如果用畫曲線圖表示，外差級數(shù)產(chǎn)生相同的熟悉的可見形狀和形式，其是不規(guī)則碎片形特有的。有趣的是將圖5中的外差級數(shù)與圖6中的不規(guī)則碎片形級數(shù)比較。
外差是不規(guī)則碎片形，該結(jié)論是不可避免的。外差和不規(guī)則碎片形皆是數(shù)學函數(shù)，它們產(chǎn)生一系列自相似的譜型或數(shù)。波能以外差譜型形式相互作用。因此，所有波能如不規(guī)則碎片形譜型一樣相互作用。一旦理解了相互作用能的基本過程是不規(guī)則碎片形過程本身，理解自然界中為什么有如此多的生物和系統(tǒng)也顯示不規(guī)則碎片形譜型就變得更容易。自然的不規(guī)則碎片形過程和譜型是建立在基礎水平上的。
因此，由于能量通過外差相互作用，因此物質(zhì)應也能通過外差過程相互作用。所有物質(zhì)形式不管是大還是小，都具有被稱為固有振動頻率的東西。物體的固有振動頻率(“NOF”)是該物體一旦處于運動狀態(tài)時優(yōu)選的振動頻率。物體的NOF涉及許多因素包括大小、形狀、維數(shù)和組成。物體越小，其來回振動必須覆蓋的距離就越小。距離越小，則振動能越快，以及其NOF就越高。
例如，設想金屬原子構(gòu)成的金屬絲。該金屬絲有固有振動頻率。單個金屬原子也有獨特的固有振動頻率。原子的NOF和金屬絲的NOF通過加和減外差，就如能量外差作用的方式。
NOF原子+NOF金屬絲＝和頻率原子+金屬絲和NOF原子-NOF金屬絲＝差頻率原子-金屬絲如果金屬絲用差頻率原子-金屬絲激發(fā)，差頻率將與NOF金屬絲外差(加)產(chǎn)生NOF原子(原子的固有振動頻率)和原子將吸收能量，由此激發(fā)到較高能級上。Cirac和Zoeller 1995年報道了這種現(xiàn)象，并采用激光產(chǎn)生差頻率。
差頻率原子-金屬絲+NOF金屬絲＝NOF原子以相似于波能和其他波能外差的的方式，物質(zhì)與物質(zhì)外差。這表示多種態(tài)的物質(zhì)也可以不規(guī)則碎片形的過程相互作用。這種物質(zhì)通過不規(guī)則碎片形過程的相互作用有助于解釋自然界中為什么有如此多的動物和系統(tǒng)顯示不規(guī)則碎片形過程和譜型。物質(zhì)以及能量按照外差的數(shù)學等式相互作用產(chǎn)生諧波和不規(guī)則碎片形譜型。這就是為什么我們周圍到處都存在不規(guī)則碎片形的原因。
因此，能量與能量外差，以及物質(zhì)與物質(zhì)外差。然而，也許更重要的是物質(zhì)能與能量外差(反之相同)。在以上討論的金屬絲中，Cirac和Zoeller試驗中的差頻率原子-金屬絲由激光提供，其以與差頻率原子-金屬絲相等的頻率采用電磁波能。金屬絲中的物質(zhì)通過固有振動頻率與激光的電磁波能頻率外差產(chǎn)生單個物質(zhì)原子的頻率。這表明能量和物質(zhì)的確互相外差。
一般而言，當能量遇到物質(zhì)，三種可能性中的一種發(fā)生。能量或者從物質(zhì)反彈(即能量反射)、通過物質(zhì)(即能量傳遞)，或者與物質(zhì)相互作用和/或組合(如被吸收或與物質(zhì)外差)。如果能量與物質(zhì)外差，能量和/或物質(zhì)的新頻率將通過加法和減法的數(shù)學方法產(chǎn)生。如果所產(chǎn)生的頻率與物質(zhì)的NOF匹配，則能量將至少部分吸收，以及物質(zhì)將被激發(fā)例如到較高的能級上(即其擁有更多能量)。決定這三種可能性中哪個將發(fā)生的關鍵因素是能量頻率與物質(zhì)頻率的相比較。如果頻率不匹配，能量將反射或以傳遞能通過。如果能和物質(zhì)的頻率直接匹配(如相互接近，如本發(fā)明下文更詳細討論)或間接匹配(如外差)，那么能量能與物質(zhì)相互作用和/或組合。
另一個經(jīng)常用于描述頻率匹配的術語是共振。在本發(fā)明中，使用術語共振通常表示物質(zhì)和/或能量的頻率匹配。例如，假如能量頻率和物質(zhì)頻率匹配，則能量和物質(zhì)發(fā)生共振并且能量能與物質(zhì)組合。共振或頻率匹配僅僅是外差的一個方面，這種外差允許能量的相干轉(zhuǎn)移和與物質(zhì)組合。
在以上用金屬絲和原子的實施例中，通過用與原子NOF正好匹配的激光頻率激發(fā)原子，共振也許已經(jīng)與原子產(chǎn)生了。在這種情況下，原子將被其自己的共振頻率賦予能量，并且能量將直接轉(zhuǎn)移給原子?；蛘撸缭趯嶋H的金屬絲/激光試驗中進行的，通過使用相異頻率間自然發(fā)生的外差，也可能創(chuàng)造與原子的共振。因此，原子的共振頻率(NOF原子)作為加法(或減法)外差頻率，能在金屬絲共振頻率(NOF金屬絲)和激光的應用頻率間間接產(chǎn)生。通過外差頻率匹配直接共振或間接共振產(chǎn)生共振，并因此允許物質(zhì)和能量的組合。頻率匹配則能量轉(zhuǎn)移。
外差產(chǎn)生間接共振。外差也產(chǎn)生諧波(即頻率是共振(NOF)頻率的整數(shù)倍)。例如，音符“A”約440Hz。如果頻率加倍成約880Hz，則聽到音符“A”為較高八度音階。這第一個八度音階稱為第一諧波。再次將音符或頻率加倍，從880Hz到1760Hz(即四倍的原始音符頻率)則導致另一個“A”，原始音符上兩個八度的音階。這就被稱為第三諧波。每次頻率加倍，就獲得另一個八度音階，這些八度音階又是共振頻率偶整數(shù)倍。
位于第一和第三諧波間的是第二諧波，其是原始音符的三倍。音樂上，這不是象第一和第三諧波的八度音階。其是八度音階，并且是第五音，等于在原始“A”上的第二“E”。所有奇整數(shù)倍都是第五音，而非八度音階。因為諧波是基本固有振動頻率的簡單整數(shù)倍，因此諧波間接激發(fā)NOF或共振頻率。所以通過在鋼琴上880Hz彈奏高音符“A”，440Hz處中“A”弦由于諧波現(xiàn)象也應開始振動。
化學反應中的物質(zhì)和能量對共振頻率的諧波的反應，其方式如樂器的反應。因此，通過采用一個或多個它的諧波頻率，原子共振頻率(NOF原子)能被間接激發(fā)。這是因為諧波頻率與原子自身的共振頻率(NOF原子)外差。例如，在以上金屬絲/原子的實施例中，如果激光調(diào)諧到800THz并且原子在400THz時共振，那么外差兩個頻率導致800THz-400THz＝400THz800THz(原子的第一諧波)與原子共振頻率外差從而產(chǎn)生原子自己的共振頻率。因此，第一諧波間接地與原子NOF共振，并且激發(fā)了作為第一代外差的原子共振頻率。
當然，兩個頻率也將在其他方向外差，產(chǎn)生800THz+400THz＝1200THz1200THz頻率不是原子的共振頻率。因此，部分激光能量將外差產(chǎn)生原子的共振頻率。其他部分的激光能量外差成不同的頻率，自身不激發(fā)原子的共振頻率。這就是為什么在相同特定強度下，由特定振幅強度的諧波頻率的物體激發(fā)通常少于由自身共振(NOF)頻率的激發(fā)。
雖然似乎諧波的能量一半被浪費，但這并不必然如此。再次參照400THz處振動的作實施例的原子，將原子暴露給800THz處振動的電磁能量將導致頻率作如下加減800THz-400THz＝400THz和800THz+400THz＝1200THz
對于似乎浪費了約50％的能量的1200THz外差將又與其他頻率如800THz外差。因此，1200THz-800THz＝400THz1200THz還將與400THz外差1200THz-400THz＝800THz，因此產(chǎn)生800THz，并且800THz將與400THz外差800THz-400THz＝400THz.
因此再次產(chǎn)生400THz。當考慮到其他代的看似浪費的能量外差時，由第一諧波頻率轉(zhuǎn)移的能量比以前提示的50％能量轉(zhuǎn)移要多得多。當與直接共振比較時，沒有這么多通過這種方法進行的能量的轉(zhuǎn)移，但該能量轉(zhuǎn)移足夠產(chǎn)生所需的效果(參見圖14)。
如前所陳述，Ostwald的催化劑和鍵形成理論是基于世紀之交的化學動力學理論。然而，現(xiàn)在應理解為化學反應是物質(zhì)的相互作用，和通過頻率共振和外差物質(zhì)與其他物質(zhì)相互作用；以及通過相似的共振和外差方法，能量能容易地與物質(zhì)相互作用。隨著分光光度計的出現(xiàn)(本發(fā)明其他章節(jié)更詳細討論)，物質(zhì)明顯地以與其振動頻率相同或基本相同的頻率產(chǎn)生例如電磁能量。只要它們的頻率匹配，能量和物質(zhì)就能四處運動并和其他能量或物質(zhì)組合，這是因為頻率匹配，則能量轉(zhuǎn)移。在許多方面，哲學和數(shù)學上，物質(zhì)和能量能基本解釋為對應于頻率。因而，由于化學反應是由能量驅(qū)動的物質(zhì)再組合，所以化學反應在效果上也如此由頻率驅(qū)動。
分析典型化學反應應有助于理解本發(fā)明公開的一般方法。研究的代表性反應是鉑(Pt)催化氫氣和氧氣形成水。已知鉑是良好的氫催化劑有很長時間了，盡管其原因還未詳細了解。
Pt
此反應假設是鏈式反應，這取決于氫和羥基中間體的生成和穩(wěn)定。假設反應鏈是H2↓→→→→ H↑ ↓↑ H+O2+H2↑ ↓↑ H2O+OH-↑ ↓↑ OH-+H2↑ ↓←←←←H+H2O氫和羥基中間體的生成被認為是該反應鏈的關鍵。在正常情況下，氫和氧氣能混合在一起無限時間而不形成水。無論何時氫分子偶爾分開，氫原子都不會有足夠的能量與氧分子鍵合形成水。氫原子很短命，因為它們簡單地再結(jié)合形成氫分子。鉑如何具體地催化該反應鏈對現(xiàn)有技術仍是個謎。
本發(fā)明指出催化該反應的重要步驟是現(xiàn)提供的理解，即關鍵的不僅是生成中間體，而且要使中間體具有能量和/或穩(wěn)定(即維持中間體長時間)，從而中間體有足夠的能量例如與反應體系中的其他組分反應。在鉑的情況下，中間體與反應物反應以形成產(chǎn)物和更多的中間體(即通過生成氫中間體、對氫中間體賦予能量和穩(wěn)定氫中間體，其有足夠能量與分子氧反應物反應，形成水和羥基中間體，而非重回到氫分子)。此外，通過對羥基中間體賦予能量和使其穩(wěn)定，羥基中間體能與更多的反應物氫分子反應，從而水和更多的中間體再次從該鏈式反應中產(chǎn)生。因此，生成中間體、使中間體得到能量和穩(wěn)定影響了該反應途徑。這方面的同樣的特性將是理想的(例如，能通過增加中間體的能級使特性類似)。具體而言，理想的中間體能通過使用至少一種合適的與中間體電磁頻率共振而賦予能量和穩(wěn)定，由此激發(fā)中間體到較高的能級。有趣的是，這正是鉑所做的一切(例如，各種鉑頻率與形成水的反應途徑中的中間體共振)。此外，在使反應中間體得到能量和穩(wěn)定的過程中，鉑促進了更多中間體的生成，這使得反應鏈繼續(xù)，從而催化反應。
作為催化劑，鉑利用了頻率間互相作用的許多途徑。具體而言，頻率間彼此相互作用和共振1)通過直接匹配頻率；或2)通過諧波學或外差間接匹配頻率。換句話說，鉑在某些頻率處振動，這些頻率既直接匹配中間體的固有振動頻率，又間接如通過與中間體外差諧波匹配其頻率。
進一步，除了本發(fā)明以上討論的特定反應中間體外，應理解在該反應中，象所有反應一樣，也存在各種瞬變體或瞬態(tài)。在一些情況下，瞬變體或瞬態(tài)可只包含相似化學物種間不同的鍵角，或在其他情況下，瞬變體可完全包括不同化學。任何情況下，應理解許多瞬態(tài)存在于反應物和反應產(chǎn)物任意特定的組合間。
現(xiàn)應理解物理催化劑通過生成所有方式的瞬變體以及中間體，使它們得到能量和/或穩(wěn)定而發(fā)揮作用。在這方面，圖8a表示單一反應物和單一產(chǎn)物。點“A”對應于反應物，而點“B”對應于反應產(chǎn)物。點“C”對應于活化絡合物。瞬變體對應于所有那些介于反應物“A”和產(chǎn)物“B”之間的曲線上的所有點，以及也能包括活化絡合物“C”。
在較復雜的反應中，其涉及至少一種中間體的形成，反應圖解看起來稍有不同。在這方面，參照圖8b，其表示反應物“A”、產(chǎn)物“B”、活化絡合物“C′和C″”以及中間體“D”。在該特定實施例中，中間體“D”在反應的能量反應圖解中以最低量存在，而其被活化絡合物C′和C″所包圍。然而，再次在這個特定的反應中，瞬變體對應于反應物“A”和反應產(chǎn)物“B”間的任何物，其在該特定的實施例中，包括兩個活化絡合物“C′和C″”以及中間體“D”。在氫和氧結(jié)合形成水的特定實施例中，反應圖解更接近于圖8c所顯示的圖解。在該特定反應圖中，“D′”和“D″”能一般對應于氫原子和羥基分子的中間體。
現(xiàn)在，具體參照形成水的反應，兩個中間體是鉑如何通過直接匹配頻率在中間體中產(chǎn)生共振的良好的例子。羥基中間體在頻率975THz和1060THz處強烈振動。鉑在975THz和1060THz處也發(fā)生振動。通過直接與羥基中間體的頻率匹配，鉑能引發(fā)羥基中間體的共振，使它們被賦予能量、激發(fā)和/或穩(wěn)定足夠長時間以參與化學反應。相似地，鉑也直接匹配氫中間體的頻率。鉑與電子光譜中約24個氫頻率里的約10個頻率共振(參見圖69)。具體而言，圖69表示表中水平所列的氫頻率以及表中垂直所列的鉑頻率。因此，通過直接與上述反應中的中間體共振，鉑利于中間體的生成、被賦予能量、激發(fā)和/或穩(wěn)定，由此催化所需的反應。
鉑與氫的相互作用也是通過外差匹配頻率的良好例子。本發(fā)明公開并在圖69清楚地顯示許多鉑頻率以諧波間接與氫原子中間體(如諧波外差)共振。具體而言，鉑的56個頻率(即其所有頻率的33％)是19個氫頻率(即其24個頻率的80％)的諧波。14個鉑頻率是7個氫頻率的第一諧波(2×)。以及12個鉑頻率是4個氫頻率的第三諧波(4×)。因此，鉑的存在導致氫原子中大量的間接諧振以及顯著的直接共振。
進一步聚焦單個氫頻率具有更多信息。當用于制作能級圖的相同信息以實際頻率和強度作圖時，圖9-10顯示的氫圖看來象有什么不同。具體而言，X-軸表示由氫發(fā)射和吸收的頻率，而Y-軸表示每個頻率的相對強度。頻率以兆兆赫(THz，1012Hz)圖示并四舍五入成最近的整數(shù)THz。強度以1-1000的相對比例尺圖示。氫原子產(chǎn)生的最高強度頻率是2466THz。這是圖9a中曲線I直到最右邊的頂點。該曲線將稱為第一曲線。曲線I向下掃過直至右邊，從相對強度1000處的2466THz到相對強度只有約15處的3237THz。
圖9a中的第二個曲線，曲線II從相對強度約300處的456THz開始，并向下掃過直至右邊。其在相對強度為5，頻率為781THz處結(jié)束。每一個氫曲線具有這種相同的向下掃描直至右邊。從圖9中的右邊向左邊行進，曲線依次編號為I至V；頻率從高到低以及強度從高到低。
圖10中所顯示的氫頻率圖似乎比能級圖表更簡單。因此想象頻率是如何組織到圖9中所顯示的不同曲線中是更簡單的。實際上，對由Rydberg所描述的每個級數(shù)有一個曲線。曲線“I”含有賴曼(Lyman)線系中的頻率，出自于量子力學稱作第一能級之處。從右邊的第二個曲線，曲線“II”等同于第二個能級，如此等等。
圖9的氫頻率圖中的曲線包括和頻率和差頻率(即它們被外差)。例如，以曲線“V”標記的最左邊的最小曲線有兩個頻率即40THz和64THz，相對強度分別是6和4(也參見圖10)。下一個曲線IV從74THz處開始，繼續(xù)展開到114THz并在138THz結(jié)束。求和的外差計算是這樣40+74＝11464+74+138曲線IV中的頻率是曲線V中的頻率加上曲線IV中峰強度的頻率的和。
或者，曲線IV中的頻率減去曲線V中的頻率產(chǎn)生曲線IV的峰值114-40＝74138-64＝74
這不是曲線IV和V中剛好巧合的一組和或差。氫的每一個曲線都是任一個曲線中每個頻率相加的結(jié)果。最高強度的頻率在下個曲線。
這些氫頻率發(fā)現(xiàn)在原子自身和其輻射的電磁能量中。原子頻率和其能量有規(guī)律地加和減。這是外差作用。因此，不僅物質(zhì)和能量相互交換地外差，而且物質(zhì)外差其內(nèi)部自己的能量。
此外，每個曲線中的最高強度頻率是外差作用的外差作用。例如，圖9的曲線I中最高頻率是2466THz，其是616THz的第三諧波；4×616THz＝2466THz因此，2466THz是616THz的第三個諧波(回想外差諧波，結(jié)果是起始頻率的偶數(shù)倍，即對第一個諧波是2×原始頻率以及第三個諧波是4×原始頻率。4倍頻率是外差作用的自然結(jié)果)。因此，2466THz是第四代外差，即616THz的第三諧波。
圖9曲線II的頂點，對應于456THz的頻率是曲線IV中114THz的第三諧波。曲線III的頂點對應于160THz的頻率，是曲線V中40THz的第三諧波。圖9中所顯示的曲線頂點不僅是曲線間的外差，而且也是單個頻率的諧波，該頻率是它們自己外差。全部氫光譜結(jié)果顯示成一組混亂外差的頻率和諧波。
理論上，這種外差作用能永遠繼續(xù)。例如，如果40是曲線的頂點，這意味著頂點是4倍的較小數(shù)，以及它也表示前曲線的頂點是24(64-40＝24)。可能向后和向下如此數(shù)學外推直到衍生越來越低的頻率。后續(xù)曲線至左邊的頂點是24.2382，15.732和10.786THz，所有頂點產(chǎn)生自外差作用。這些頻率分別與能級6，7和8的Rydberg公式完全一致?，F(xiàn)有技術對這些較低的頻率和它們的外差作用歷史上沒有給太多的留意。
本發(fā)明教導外差頻率曲線放大氫的振動和能量。曲線IV或V上的低強度頻率在其外差到曲線I的時候有很高的強度。在許多方面，氫原子僅是一個大的能量放大體系。從低頻率到高頻率移動(即圖9中從曲線V到曲線I)，強度顯著增加。通過用強度1000的2466THz激發(fā)氫，結(jié)果將是2466THz強度為1000。然而，如果氫用40THz強度為1000激發(fā)，至其放大回到圖9曲線I時候，結(jié)果將是2466THz強度為167000。該外差作用結(jié)果對鉑有直接關系，并且對鉑如何與氫相互作用有直接關系。所有這些與作為能量放大系統(tǒng)的氫有關。那就是為什么較低頻率曲線被認為是較高能級。通過理解這個過程，低強度的低頻率突然潛在地變得值得注意了。
鉑與大多數(shù)，但不是全部氫頻率共振，除了一個明顯的例外，即圖9(即曲線I)頻率圖中最右邊的最高強度曲線代表能級1，并以2466THz開始。鉑似乎不與氫原子的基態(tài)躍遷顯著地共振。然而，其的確與較低頻率的多重較高能級共振。
有了這種信息，一個正進行中的謎就能被解開。自從激光被開發(fā)后，現(xiàn)有技術的化學家相信必有某種途徑用激光來催化反應。標準方法涉及使用原子的單一最高強度頻率(如氫的2466THz)，這是因為人們明顯認為最高強度的頻率將導致最高的反應性。采用該方法是由于只考慮能級圖。因而，現(xiàn)有技術激光通常被調(diào)諧到基態(tài)躍遷頻率。現(xiàn)有技術中將激光用于催化化學反應只取得最低程度的成功。現(xiàn)在理解為何這種方法不成功。鉑是典型的氫催化劑，它不與氫的基態(tài)躍遷共振。其與較高能級頻率共振，實際上與許多較高能級頻率共振。不希望被任何特定的原理或解釋所束縛，鉑為什么是如此良好的氫催化劑，這可能是理由。
愛因斯坦于世紀之交實質(zhì)上計算出了當基態(tài)能級(E1)的原子經(jīng)共振至激發(fā)能級(E2)時激光的統(tǒng)計學。將基態(tài)的原子數(shù)稱為“N1”，而將激發(fā)態(tài)的原子數(shù)稱為“N2”，總原子數(shù)為“N總數(shù)”。由于原子能占住的只有兩種可能的態(tài)N總數(shù)＝N1+N2當進行了所有數(shù)學計算后，演變的關系是N2N21--------＝------------＜----------N總數(shù)N1+N22在兩個等級的體系中，預測出將從來不會有超過50％的原子同時處于較高能級E2上。
然而，如果相同組原子被賦予能量至三個或更多個能級(即多級體系)，則可能出現(xiàn)超過50％的原子在第一能級以上獲得能量。通過將基態(tài)和能量級分別稱為E1、E2、E3，以及將原子數(shù)稱為N總數(shù)、N1、N2、N3，在某些條件下，高能級(N3)的原子數(shù)可能超過較低能級(N2)的原子數(shù)。當這種現(xiàn)象發(fā)生時，將其稱為“粒子數(shù)反轉(zhuǎn)”。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)表示處于較高能級上的原子比處于較低能級上的原子多。
激光中粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是重要的。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)導致光能放大。例如，在兩級體系中，一個光子進來就會導致一個光子出去。但在三個或更多個能級和粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的體系中，一個光子進來可導致5、10或15個光子出去(參見圖11)。出去的光子數(shù)量依賴于級數(shù)，以及依賴于使每級怎樣變得具有能量。所有激光都基于通過在原子中創(chuàng)造多級能量體系，在原子組中產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)這個簡單的概念。激光是放大電磁波能(即光)的簡單裝置。激光實際上是發(fā)射輻射光放大系統(tǒng)的縮寫。
回到本發(fā)明討論的鉑和氫間的相互作用，鉑對氫中19個較高能級頻率賦予能量(即氫總頻率的80％)。但只有三個頻率需要用于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。氫在19受激發(fā)。這明顯是個多級體系。此外，假設70個鉑頻率激發(fā)。平均每個參與的氫頻率受到3或4個不同鉑頻率激發(fā)(70/19)；包括直接共振頻率和/或間接共振諧波頻率。鉑提供充足的激源，原子經(jīng)原子，以產(chǎn)生氫的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。最終，考慮到每次激發(fā)的氫原子發(fā)射某些電磁能量這一事實，反之能量是與鉑匹配和激發(fā)鉑的頻率。
鉑和氫在它們各自的多級體系中皆互相共振。鉑和氫一起形成原子級的激光(即原子水平上的能量放大體系)。這樣做后，鉑和氫放大了穩(wěn)定氫和羥基中間體所需的能量，因此催化反應途徑形成水。鉑是如此良好的氫催化劑，這是因為其在原子水平和氫形成激光體系，由此，放大它們各自的能量。
進一步，該反應提示為催化反應體系和/或控制反應體系中的反應途徑，只有在用頻率(如光譜催化劑)形成和/或賦予能量的單一瞬變體和/或中間體的情況下可能發(fā)生反應；以及提示通過形成和/或激發(fā)為遵循所希望的反應途徑(如復雜反應或簡單反應)而需要的至少一種瞬變體和/或至少一種中間體，導致形成或激發(fā)僅一種滿足此需要的瞬變體和/或中間體的頻率或頻率組合可以是所要求的全部。因而，本發(fā)明認識到在一些反應體系中，通過確定至少一種需要的瞬變體和/或中間體，以及通過使用至少一種頻率，該頻率生成、賦予能量和/或穩(wěn)定所述至少一種瞬變體和/或中間體，所有其他對反應沿著所需的反應途徑進行所需要的瞬變體和/或中間體可自我生成。然而，在一些情況下，通過使用合適頻率或光譜能量譜型能增加反應速率，所述頻率或光譜能量譜型直接激發(fā)為反應沿著所需的反應途徑進行所需要的所有瞬變體和/或中間體。因此，根據(jù)任意反應體系的細節(jié)，對各種因素包括設備和環(huán)境反應條件等，可以理想地提供或應用頻率或光譜能量譜型，所述頻率或光譜能量譜型導致形成和/或激發(fā)和/或穩(wěn)定任何要求的瞬變體和/或中間體。因此，為確定合適的頻率或光譜能量譜型，首先需要的是確定在任何反應途徑中存在哪些瞬變體和/或中間體。
具體而言，一旦確定了所有已知的要求的瞬變體和/或中間體，人們就能通過試驗或經(jīng)驗地確定哪些瞬變體和/或中間體對反應途徑是必須的，然后確定哪些瞬變體和或中間體能通過不同瞬變體或中間體的激發(fā)和/或形成自我產(chǎn)生。一旦進行了這些確定，然后就能應用合適光譜能量(如電磁頻率)到反應體系中以獲得所需的反應產(chǎn)物和/或所需的反應途徑。
已知鉑原子與氫原子和/或羥基中間體相互作用。這正是最近100年來現(xiàn)代化學基于Ostwald的催化理論已教導的東西。然而，現(xiàn)有技術教導催化劑必須通過與反應物結(jié)合參與反應，換句話說，現(xiàn)有技術教導物理催化劑要求物質(zhì)與物質(zhì)鍵合的相互作用。如上文所陳述，這些反應遵循下列步驟1.反應物擴散到催化劑部位；2.反應物鍵合到催化劑部位；3.催化劑-反應物絡合體反應；4.在催化部位(產(chǎn)物)鍵破裂；和5.產(chǎn)物從催化劑部位擴散。
然而，依據(jù)本發(fā)明，例如，能量∶能量頻率與能量∶物質(zhì)頻率一樣都可相互作用。此外，物質(zhì)輻射能量，其能量頻率與物質(zhì)頻率基本相同。所以鉑在頻率1060THz處振動，并在1060THz處也輻射電磁能。因此，依據(jù)本發(fā)明，能量頻率和物質(zhì)頻率間的差別開始看來并不重要。
通過允許中間體與在基本相同的頻率振動的附加物質(zhì)接觸，如鉑原子的那些頻率(如鉑激發(fā)氫和氧間的反應以形成水)，共振能在例如反應中間體中產(chǎn)生?；蛘?，依據(jù)本發(fā)明，通過引入對應于一個或多個鉑能量的電磁能量，共振能在中間體中產(chǎn)生，所述鉑能量也在相同頻率處振動，從而至少部分模仿(鉑額外的機理是與途徑中的反應物H2分子共振)鉑催化劑的作用機理。就頻率而言，物質(zhì)或能量沒有差異，這是因為頻率匹配則能量轉(zhuǎn)移。因此，不需要物理催化劑。更合適是使用至少一部分物理催化劑的譜型就可足夠(即至少一部分催化譜型)。然而，在另一個優(yōu)選實施方案中，基本所有的譜型都能采用。
仍進一步，通過理解催化劑的作用機理，特定頻率能使用到例如反應體系中一個或多個反應物中，并例如導致應用頻率與物質(zhì)本身中的現(xiàn)存頻率外差從而產(chǎn)生對應于一個或多個鉑催化劑頻率或其他相關光譜頻率的頻率。例如，氫原子和氫分子皆具有獨特的頻率。通過外差頻率能確定減頻率NOF氫原子-NOF氫分子＝差氫原子-分子應用到H2分子反應物的差氫原子-分子頻率將與分子外差，并賦予作為中間體的單個氫原子能量。相似地，任何反應參與物能用作外差作用的本底來激發(fā)另一個參與物。例如，差氫原子-氧分子+NOF氧分子＝NOF氫原子或差羥基-水+NOF水＝NOF羥基該方法使得選擇合適設備來使用合適頻率有更大的靈活性。然而，此方法的關鍵是理解催化劑的作用機理和反應途徑以便選擇合適的使用頻率。
具體而言，無論何時提及，例如光譜催化劑復制至少一部分物理催化劑的譜型，這指的是對所有由物理催化劑產(chǎn)生的不同頻率，包括但不必限于電子、振動、轉(zhuǎn)動和NOF頻率。為催化、控制和/或定向化學反應，所有需要的東西是復制一個或多個來自物理催化劑的頻率，以及例如合適的電磁能量。實際上催化劑的物理存在不是必需的。如果需要光譜催化劑能基本完全代替物理催化劑。
光譜催化劑也能增強或促進物理催化劑的活性。氫、羥基和鉑間特定頻率的能量交換是轉(zhuǎn)換成水的主要驅(qū)動作用。這些參與物相互作用并創(chuàng)造微型的原子級激光系統(tǒng)，其放大了它們各自的能量。采用物理催化劑將這些相同能量加入到反應體系中，完成了同樣的工作。光譜催化劑通過與參與物共振放大了它們的能量，并且當頻率匹配時，能量轉(zhuǎn)移，化學品(物質(zhì))能吸收能量。因此，光譜催化劑能增強物理催化劑，以及替代它。這樣做后，光譜催化劑可增加反應速率，提高特異性，和/或使得使用較少的物理催化劑。
圖12表示基本的鐘罩形曲線，這是通過比較物體吸收多少量的能量，與能量頻率相比較而產(chǎn)生的。該曲線稱作共振曲線。如本發(fā)明其他章節(jié)所陳述，例如原子或分子間的能量轉(zhuǎn)移在共振頻率(f0)處達到最高。應用頻率距離共振頻率f0越遠，則能量轉(zhuǎn)移越少(如物質(zhì)到物質(zhì)，能量到物質(zhì)等)。在某點能量轉(zhuǎn)移將落在只代表共振頻率f0處能量約50％的值處。比共振頻率較高的頻率，在此處能量轉(zhuǎn)移只是約50％，稱為“f2”。比共振頻率較低的頻率，在此處約50％能量轉(zhuǎn)移出現(xiàn)，標記為“f1”。
使用來自圖12中所顯示的簡單例證共振曲線的信息能夠比較不同物體的共振特征。一個這種有用的特征稱作“共振質(zhì)量”或“Q”因子。為確定物體的共振質(zhì)量，使用下列等式Q=f0(f2-f1)]]>因而，如等式所顯示，如果鐘罩形共振曲線既高又窄，那么(f2-f1)將是很小數(shù)，而共振質(zhì)量Q將是高的(參見圖13a)。高“Q”物質(zhì)的例子是高質(zhì)量的石英晶體共振器。如果共振曲線既低又寬，那么f2和f1間的散差或差異將比較大。低“Q”物質(zhì)的例子是藥蜀葵。共振頻率除以這個大數(shù)將產(chǎn)生更低Q值(參見圖13b)。
例如原子和分子具有共振曲線，其表現(xiàn)出與較大物體如石英晶體和藥蜀葵相似的特性。如果目標是激發(fā)反應中的原子(例如，如上文所提到的產(chǎn)生水反應中的氫)，能采用精確的共振頻率，所述頻率由反應體系組分或環(huán)境反應條件(如氫)產(chǎn)生。然而沒有必要采用精確頻率。使用靠近例如一個或多個反應體系組分或環(huán)境反應條件的共振頻率的頻率就是足夠的。將不會有如使用準確共振頻率那么大的效果，這是因為將轉(zhuǎn)移較少能量，但仍將有效果。應用頻率越接近共振頻率，效果越大。應用頻率越遠離共振頻率，出現(xiàn)的效果越小(即發(fā)生的能量轉(zhuǎn)移越少)。
諧波呈現(xiàn)相似的情形。如上文陳述，諧波由頻率外差作用(即加和減)創(chuàng)造，使得顯著量的能量轉(zhuǎn)移。因此，例如，如果應用頻率(如至少一部分光譜催化劑)是具有一個或多個反應體系組分或環(huán)境反應條件的一個或多個共振頻率的諧波(即匹配外差)，理想的結(jié)果能在化學反應獲得。
進一步，與應用頻率靠近共振頻率相似，靠近諧波頻率的應用頻率也能產(chǎn)生理想的結(jié)果。能量轉(zhuǎn)移的振幅相對于諧波頻率將較小，但效果將仍然出現(xiàn)。例如，如果諧波產(chǎn)生70％的基本共振頻率的振幅，以及通過采用僅靠近諧波的頻率，例如諧波共振曲線上約90％，然后總效果與直接共振頻率比較，將是70％的90％，或約63％的總能量轉(zhuǎn)移。因此，依據(jù)本發(fā)明，當一個或多個反應體系組分或環(huán)境反應條件的至少一部分頻率至少部分匹配，那么至少某些能量將轉(zhuǎn)移，以及至少某些反應將發(fā)生(即當頻率匹配時，能量轉(zhuǎn)移)。復制催化劑作用機理如上文陳述，為催化、控制和/或定向化學反應，能使用光譜催化劑。光譜催化劑可對應于物理催化劑至少一部分譜型或光譜催化劑可對應于形成或激發(fā)要求的參與物(如外差頻率)的頻率或光譜催化劑可基本復制環(huán)境反應條件如溫度或壓力。因此，如本發(fā)明現(xiàn)在所教導的，為獲得理想的化學反應并不要求催化劑的實際物理存在。去除物理催化劑通過理解催化中固有的基本的機理而實現(xiàn)，即，理想的能量交換(即轉(zhuǎn)移)可發(fā)生在，例如(1)反應體系中至少一種參與物(如反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、反應產(chǎn)物、助催化劑和/或毒物)和/或至少一個組分，和(2)應用電磁能量(如光譜催化劑)(當這種能量以一種或多種特定頻率存在時)之間。換句話說，根據(jù)本發(fā)明的教導能拷貝自然界已在催化過程中建立的靶向機理。自然界能進一步被模仿，這是因為這種催化劑方法揭示出若干用于復制催化劑的作用機理的機會，因此改進了光譜催化劑的使用以及無數(shù)化學反應的控制。
例如上文討論的氫和氧產(chǎn)生水的反應，其將鉑用作催化劑，該反應是理解催化劑作用機理的良好出發(fā)點。例如，本發(fā)明公開了鉑采用若干現(xiàn)有技術未預期的方式催化反應鉑直接與反應中間體和/或瞬變體(如原子氫和羥基自由基)共振以及賦予它們能量；鉑與至少一種反應中間體和/或瞬變體(如原子氫)諧波共振以及賦予它們能量；和鉑對至少一種反應中間體和/或瞬變體(如原子氫)的多種較高能級賦予能量。
這種知識能用于提高光譜催化劑和/或光譜能量催化劑的功能以便設計與實際催化譜型相區(qū)別的光譜催化劑和光譜能量催化劑，和設計物理催化劑以及使環(huán)境反應條件最佳。例如，原子鉑的頻率在電磁光譜的紫外、可見光和紅外區(qū)域。事實上所有原子的電子光譜都在這些相同區(qū)域中。然而，這些很高的電磁頻率對大規(guī)模和工業(yè)應用是個問題，這是因為具有高頻率的波能通常不會有很好穿透物質(zhì)(即不會深地穿進物質(zhì))。波能將被吸收而非發(fā)射的趨勢稱為衰減。高頻率波能具有高的衰減，并因此不會很深地穿進典型的工業(yè)規(guī)模的反應容器內(nèi)，所述反應容器含有用于化學反應的典型反應物。因此，將至少一部分鉑譜型復制和施加到商業(yè)規(guī)模反應容器中將通常是緩慢的過程，因為大部分光譜催化劑的應用譜型可在接近反應容器的邊緣處被快速吸收。
因而，為將能量輸入到大工業(yè)型的商業(yè)反應容器中，可使用較低頻率能量，其將更深地穿透到處在反應容器內(nèi)的反應物中。本發(fā)明教導可通過拷貝自然現(xiàn)象而以獨特的方式實現(xiàn)。如本發(fā)明所討論，原子和分子的光譜大致分成3個不同組電子、振動和轉(zhuǎn)動。原子和小分子的電子光譜被認為產(chǎn)生于電子從一個能級到另一個能級的躍遷，并具有對應的最高頻率，通常出現(xiàn)在EM光譜的紫外(UV)、可見和紅外(IR)區(qū)域。振動光譜被認為主要是從分子內(nèi)各個原子間的鍵運動產(chǎn)生，并通常出現(xiàn)在紅外和微波區(qū)域。轉(zhuǎn)動光譜主要出現(xiàn)在EM光譜的微波和無線電波區(qū)域，其主要是出于分子的轉(zhuǎn)動。
微波或無線電波輻射可能是用作為光譜催化劑時可接受的頻率，因為它將較好地穿透進大反應容器內(nèi)。不巧的是鉑原子在電磁光譜的微波或無線電波部分不產(chǎn)生頻率，因為它們沒有振動或轉(zhuǎn)動光譜。然而，通過拷貝鉑的作用機理，選擇的鉑頻率能用作在光譜微波部分的光譜催化劑模型。具體而言，如上文所討論，在產(chǎn)生水的反應體系中鉑的一個作用機理涉及對至少一種反應中間體和/或瞬變體賦予能量。該反應中的反應中間體是原子氫和羥基自由基。原子氫具有高頻率的電子光譜而沒有振動或轉(zhuǎn)動光譜。另一方面，羥基自由基是分子，并具有振動和轉(zhuǎn)動光譜以及電子光譜。因而，羥基自由基發(fā)射、吸收和外差電磁光譜微波部分中的頻率。
所以，為拷貝形成水的反應中鉑的作用機理，即與至少一種反應中間體和/或瞬變體共振，通過共振能特定地靶向羥基中間體。然而，不是如物理催化劑鉑與羥基自由基按其電子光譜共振那樣，EM光譜微波部分中的至少一種羥基頻率能用于與羥基自由基共振。羥基自由基在微波頻率約21.4GHz處外差。用約21.4GHz處的光譜催化劑對氫和氧的反應體系賦予能量將催化水的形成。在這種情況下，物理催化劑鉑的作用機理已經(jīng)部分拷貝，并且機理已經(jīng)位移到電磁光譜的不同區(qū)域。
以上討論的鉑催化反應的第二種方法涉及用諧波對反應體系中至少一種反應中間體賦予能量。例如，假設一種或多種激光可用于催化氫一氧反應形成水，然而這些激光頻率范圍只從例如1500到2000THz。鉑在EM光譜的那部分中不產(chǎn)生頻率。此外，與鉑共振的兩個羥基頻率，975和1060THz在本例中可產(chǎn)生的激光頻率范圍外邊。同樣，氫光譜在1500和2000THz間沒有任何頻率(參見圖9-10)。
然而，依據(jù)本發(fā)明，通過再次拷貝鉑的作用機理，能調(diào)整或篩選對可用設備是方便的和/或有效率的頻率。具體而言，能采用諧波頻率，其對應于反應中間體和/或瞬變體，也對應于能由本實施例激光產(chǎn)生的頻率。對羥基自由基，具有共振頻率975THz，第一諧波是1950THz。因此，本實施例的激光能調(diào)諧到1950THz以便與羥基中間體諧振。三個不同氫頻率的第一諧波也屬于本實施例激光的操作范圍?；绢l率是755、770和781THz，第一諧波分別是1510、1540和1562THz。因此，本實施例激光能調(diào)諧到第一諧波1510、1540和1562THz以獲得電磁能量和物質(zhì)間頻率的外差匹配，并因此獲得所述能量的轉(zhuǎn)移和吸收。
因此，根據(jù)多少種激光可用以及激光能調(diào)諧到的頻率，也能采周第三或第四諧波。氫頻率456THz的第三諧波出現(xiàn)在1824THz，其也在本實施例激光的操作范圍內(nèi)。相似地，氫頻率314THz的第四諧波出現(xiàn)在1570THz，其再次屬于本實施例激光的操作范圍內(nèi)?？傊?，通過移動相關的光譜催化劑頻率到與設備相匹配的一部分電磁光譜中，物理催化劑的作用機理就能被拷貝、復制或模仿。所述的設備對于該反應體系和電磁能量的應用是可得到的。
以上討論用于鉑催化該反應的第三種方法涉及對至少一種反應中間體和/或瞬變體在多種較高能級上賦予能量，并涉及例如設立原子級激光體系。再者，假設以上所討論的相同激光只有電磁能量源可用，并且假設共有10個激光可用。有四個第一諧波可用于在1500到2000THz的操作范圍內(nèi)靶向。激光的一些部分應調(diào)整到四個第一諧波，而一些應調(diào)整到第三、第四和更高的諧波。具體而言，本發(fā)明已發(fā)現(xiàn)物理鉑采用的作用機理是與至少一種反應參與物的多種較高能級共振?，F(xiàn)理解參與的較高能級越多越好。這創(chuàng)造了一種原子級激光系統(tǒng)，可放大鉑原子和氫間的正在交換的電磁能量。這種能量放大以比反應平常進行快得多的速率催化反應。這個作用機理也能利用來催化例如使用以上所討論的可用激光的反應。
例如，不是設立所有10個激光到四個第一諧波，也不是只給四個能級賦予能量，現(xiàn)在應理解盡可能多的賦予不同能級能量將是理想的。此任務通過將10個激光中的每一個設定為不同頻率能夠?qū)崿F(xiàn)。即使物理催化劑鉑不存在，賦予氫中多個較高能級能量將放大原子間正在交換的能量，并且反應體系將形成氫原子間的自己的激光系統(tǒng)。這將允許反應以比平常快得多的速率進行。再者，自然能通過復制一種它的作用機理被模仿，這是通過用光譜催化劑特定地靶向多種能級，從而以新型方式獲得能量轉(zhuǎn)移。
上述對復制催化劑作用機理的討論僅是開始了解與光譜催化劑使用相關的許多變數(shù)。這些額外變數(shù)應潛在地認作是很有用的工具，其可用于增強光譜能量和/或物理催化劑的性能。一般有許多因素和變數(shù)影響催化劑性能及化學反應。例如，當相同催化劑與相同的反應物混合，但暴露于不同的環(huán)境反應條件如溫度或壓力，能產(chǎn)生不同產(chǎn)物?？紤]下列例子300℃1.環(huán)己烯→→→→→苯+2H2Pd催化劑
＜300℃2.環(huán)己烯→→→→→苯+2環(huán)己烷Pd催化劑相同的催化劑和相同的反應物在這兩個反應中產(chǎn)生非常不同的產(chǎn)物，即分子氫或環(huán)己烷，這依賴于反應溫度。
許多因素是本領域已知的，它們影響方向和強度，物理催化劑按照這種方向和強度指導反應或反應一般按照這種方向和強度進行。溫度僅是這些因素中的一個。其他因素包括壓力、體積、物理催化劑的表面積、溶劑、載體、污染物、催化劑大小和形狀和組成、反應器容器大小、形狀和組成、電場、磁場和聲場。本發(fā)明教導這些因素有一件事是共同的。這些因素能改變例如參與物和/或反應體系組分的譜型(即頻率譜型)。很好研究了一些光譜的變化，因此許多信息可用于對它的研究和應用。然而，現(xiàn)有技術沒有考慮這些因素中每一個的光譜化學基礎，以及它們?nèi)绾紊婕按呋瘎┑淖饔脵C理和一般的化學反應。進一步，或者，上述因素的效果能通過使用額外的光譜、光譜能量和/或物理催化劑頻率加強或削弱。此外，這些環(huán)境反應條件在反應體系中能至少部分被一個或多個對應的光譜環(huán)境反應條件(如光譜能量譜型，其復制至少一部分一個或多個環(huán)境反應條件)的使用所激發(fā)。或者，只要達到頻率匹配的目標，一種光譜環(huán)境反應條件(如對應于溫度的光譜能量譜型)能替換另一個(如對應于壓力的光譜能量譜型)。溫度在非常低的溫度，原子或分子光譜具有清晰有卷邊的峰(見圖15a)。隨溫度增加，峰開始變寬形成鐘罩形曲線光譜譜型(見圖15b)。在更高的溫度，鐘罩形曲線變得更寬，在主頻率的每一邊包括越來越多的頻率(見圖15c)。這種現(xiàn)象稱“寬化”。
這些光譜曲線非常類似于前面部分討論的共振曲線。光譜學家使用共振曲線術語描述原子和分子的光譜頻率曲線(見圖16)。曲線上方的頻率f0稱為共振頻率。有一個頻率(f2)在共振頻率上，而另一個(f1)在其下(即，在頻率內(nèi))，其中能量和強度(即振幅)是共振頻率f0的50％。f2-f1的量是光譜頻率曲線寬窄的度量。f2-f1的量定義為“線寬”。具有窄曲線的光譜具有小的線寬，而具有寬曲線的光譜有大的線寬。
溫度影響光譜曲線的線寬。線寬影響催化劑的性能、化學反應和/或反應途徑。低溫時，化學物種的光譜曲線獨立且清晰，在潛在反應系統(tǒng)組分間的共振能量的轉(zhuǎn)移的可能性較小(見圖17a)。但由于潛在反應的化學物種的線寬被寬化，它們的光譜曲線開始與其它的化學物種的光譜曲線重疊(見圖17b)。當頻率匹配或光譜能量光譜譜型重疊時，能量發(fā)生轉(zhuǎn)移。這樣，當?shù)蜏貢r，頻率不能匹配反應就慢。高溫時，發(fā)生能量共振轉(zhuǎn)移且反應進行很快或沿與低溫時不同的反應途徑進行反應。
除了影響光譜曲線的線寬外，溫度也可改變例如反應系統(tǒng)組分的共振頻率。對于一些化學物種，共振頻率會隨溫度的變化而位移。這可從圖18a中的紅外吸收光譜和圖18b中顯示的黑體輻射圖見到。另外，當其在相同溫度時原子和分子不能全部以相同的量或方向位移它們的共振頻率，這同樣也影響催化劑的性能。例如如果隨溫度的增加催化劑共振頻率的位移比其目標化學物的共振頻率位移大，那么催化劑將結(jié)束與化學物種的頻率匹配，因此共振將在以前沒有共振的地方產(chǎn)生(見圖18c)。具體地說，圖18c顯示了在低溫的催化劑“C”和在高溫的催化劑“C*”。催化劑“C*”與反應物“A”在高溫時共振，但不在低溫共振。
光譜線的振幅或強度也可受溫度的影響。例如線性或?qū)ΨQ的旋轉(zhuǎn)分子在溫度降低時強度會增加，而其它的分子則隨溫度的升高而強度增加。這些光譜強度的變化也會影響催化劑的性能。例如，催化劑低強度的光譜曲線會與特定的化學目標物的一個或多個頻率共振。僅少量的能量可從催化劑轉(zhuǎn)移到目標化學物(如羥基中間體)。隨溫度升高催化劑曲線的振幅也增加。在該實例中，當溫度升高時催化劑可將較多的能量轉(zhuǎn)移到化學目標物上。
如果化學目標物是其它反應途徑的中間體化學物種，最終產(chǎn)物的類型和比例將受到影響。通過在低于300℃的溫度下再考察上述的環(huán)己烯/鈀反應，得到的產(chǎn)物是苯和氫氣。但是當溫度高于300℃時，產(chǎn)物是苯和環(huán)己烷。在該反應體系(包括例如反應物、中間體和/或產(chǎn)物)中反應溫度影響鈀和/或其它組分以使在高于300℃時形成環(huán)己烷的替代反應途徑更易出現(xiàn)。對該反應系統(tǒng)中的任何一種組分而言，這是例如線寬的增加、共振頻率的改變或譜線強度的變化的結(jié)果。
非常重要的是不僅要考慮希望用于催化反應的光譜催化劑頻率，而且應考慮那些頻率工作所在的反應條件。例如在低溫時鈀/環(huán)己烯反應，鈀可以與形成氫分子(H2)的中間體的頻率匹配。在高于300℃時反應物和瞬變體不受影響，但鈀可能增加線寬、改變共振頻率和/或提高強度。相反在形成環(huán)己烷時，線寬、共振頻率和/或強度的變化會引起鈀與中間體匹配頻率且轉(zhuǎn)移給中間體能量。如果在室溫時使用光譜催化劑幫助形成環(huán)己烷，那么如使用環(huán)己烷中間體的頻率將更為有效，而不是在室溫下使用的光譜催化劑頻率。
因此在設計和選擇合適的光譜催化劑中了解反應體系動力學非常重要。不同的反應系統(tǒng)組分的能量轉(zhuǎn)移依據(jù)溫度可以變化。一旦了解，其將允許有意地調(diào)節(jié)溫度以優(yōu)化反應、反應產(chǎn)物、相互作用和/或以理想的反應速度形成反應產(chǎn)物，而不必采用現(xiàn)有技術中的反復試驗方法。另外，其允許選擇催化劑例如物理催化劑、光譜催化劑和/或光譜能量光譜譜型以優(yōu)化所需要的反應途徑。了解溫度對光譜的影響可使通常在高溫(和，有時危險性高)下進行的化學過程在安全、室溫下進行。其也可使設計的物理催化劑在希望的更寬廣的溫度范圍內(nèi)(如冰冷的極地溫度或熱爐溫度)使用。壓力壓力和溫度相互直接關連。具體地說，從理想氣體定律我們知道PV＝nRT其中P是壓力，V是體積，n是氣體的摩爾數(shù)，R是氣體常數(shù)，T是絕對溫度。因此在平衡時溫度的增加將導致相應的壓力增加。壓力也影響光譜譜型。具體地說，壓力增加會引起光譜曲線的寬化和變化，正如溫度增加時一樣(見圖9其顯示了壓力對NH33.3吸收線的寬化影響)。
壓力寬化的數(shù)學處理通常歸于碰撞或統(tǒng)計理論。在碰撞理論中，假定原子或分子在大多數(shù)時間與其它的原子或分子相距很遠以致于它們的能量場互不作用。但有時原子或分子靠的很近以致于發(fā)生碰撞。在這種情況下，原子或分子可以在波動相(光譜)功能方面發(fā)生變化，或可變化到不同的能量水平。碰撞理論僅處理原子或分子于其它的原子或分子相距很遠時才發(fā)生的物質(zhì)輻射能量的現(xiàn)象，并不涉及碰撞。因為碰撞理論忽略了碰撞時的光譜頻率，當碰撞頻繁發(fā)生時，碰撞理論不能準確預測在比幾個大氣壓更高壓力下的化學行為。
但統(tǒng)計理論考慮在碰撞前、期間和以后的光譜頻率。其基于計算不同的原子和/分子與其它的原子或分子的相互作用或為其干擾的概率。壓力影響的統(tǒng)計處理的缺點是統(tǒng)計處理中沒有很好地考慮分子的運動影響。無論在何種情況下，碰撞理論和統(tǒng)計理論都不能充分預測當壓力增加時發(fā)生的眾多的頻率相互作用和外差作用。試驗工作表明壓力增加具有與溫度增加類似的影響，如以下影響1)光譜曲線的寬化使線條寬度增加，和2)共振頻率(f0)的位移。
壓力影響不同于溫度影響的地方表現(xiàn)在(1)與溫度變化時不同，壓力的變化通常不影響強度，(見圖20其顯示了施加三種不同的壓力時表明強度沒有變化的一套理論曲線)；和(2)壓力寬化產(chǎn)生的曲線通常比溫度影響的曲線的對稱性差?？紤]圖20中顯示的三條理論曲線的形狀。隨壓力的增加，曲線變得較少對稱。形成了延伸到較高頻率的拖尾峰。這種更高頻率的延伸通過圖21中的試驗工作得到證實。具體地說，圖21a顯示了空氣中水汽的吸收光譜譜型(每立方米10g H2O)；及圖21b顯示了一個大氣壓下NH3的吸收。
壓力寬化對光譜曲線的影響概括地可分為兩類共振或“Holtsmark”和“勞倫茲”寬化。Holtsmark寬化從屬于相同元素原子間的碰撞，因此碰撞被認為是對稱的。勞倫茲寬化是由不同原子或分子的碰撞引起的。碰撞是非對稱的，共振頻率f0通常位移到較低的頻率。該共振頻率的位移顯示于圖20中。伴隨壓力變化的光譜曲線和頻率的變化影響物理和光譜催化劑兩者、以及化學反應和/或反應途徑。低壓時光譜曲線趨于相當窄和卷邊，相對于共振頻率幾乎是對稱的。但是隨壓力增加曲線變寬、位移并形成高頻拖尾峰。
低壓時反應系統(tǒng)中的光譜頻率對于不同的原子或分子可以是那樣不同以至幾乎很少或沒有共振效應，而且因此很少或沒有能量轉(zhuǎn)移。但高壓時寬化、位移和延伸入高頻的組合可產(chǎn)生光譜曲線間的重疊，導致在以前不存在共振的地方產(chǎn)生了共振，因此發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移。反應系統(tǒng)可以由不同壓力變化產(chǎn)生的光譜曲線的變化遵照一種反應途徑或另一種進行。一種反應途徑可能在中等壓力下共振和進行，而另一種反應途徑可能在高壓時共振且占主導。如同溫度的情況一樣，考慮反應系統(tǒng)的頻率和在希望復制的環(huán)境反應條件下不同催化劑的作用機制是非常重要的。具體地說，例如，為使在反應系統(tǒng)中光譜催化劑和至少一種反應物間發(fā)生有效的能量轉(zhuǎn)移，必須至少有一些頻率要重疊。
例如，帶有400THz下的物理催化劑及在500THz下的關鍵瞬變體的反應可在大氣壓下緩慢進行。當增加到約5大氣壓時，催化劑寬化越過例如瞬變體的500THz。這就通過例如賦予瞬變體能量和使其激化而使催化劑和瞬變體間進行能量轉(zhuǎn)移。然后反應進行地非?？?。不希望受任何特別的理論或解釋束縛，看起來反應速度與碰撞的次數(shù)的關系(按照現(xiàn)有技術的教導)要比其與反應系統(tǒng)組分光譜譜型的關系疏遠的多。在上述實例中，通過施用500THz頻率以直接激發(fā)關鍵的瞬變體從而在低壓下給反應提供能量。也可通過間接使用各種外差作用而使其伴隨發(fā)生(如@1000THz諧波或在催化劑和瞬變體(500THz-400THz＝100THz)間的100THz非調(diào)諧外差作用)。
如本文所示，不同的反應系統(tǒng)組分間的能量轉(zhuǎn)移依據(jù)壓力可以變化。一旦了解，其將允許有意地調(diào)節(jié)壓力以優(yōu)化反應，而不必采用現(xiàn)有技術中的反復試驗方法。另外，其允許選擇催化劑例如物理催化劑、光譜催化劑和/或光譜能量光譜譜型以優(yōu)化一個或多個所需要的反應途徑。了解壓力對光譜的影響可使通常的高壓(因此通常危險性高)化學過程在較安全的室溫下進行。其也可使設計的物理催化劑在可接受的更寬廣的壓力范圍內(nèi)使用(如接近真空的低壓到幾個大氣壓)。表面積通常認為催化劑的表面積很重要，因為可獲得的表面積控制可獲得的鍵合位的數(shù)目。推測認為暴露的鍵合位越多催化能力越強。根據(jù)本發(fā)明公開的光譜機制，表面積的重要性可能是來自另一個原因。
許多與物理催化劑對應的光譜催化劑頻率是在可見光和紫外區(qū)域光譜的電子頻率。這些高頻率穿透性能相對差例如透入含有一種或多種反應物的大反應容器。因此從催化劑例如鉑或鈀(或等同的光譜催化劑)來的高頻率光譜輻射在這種光譜輻射(或光譜催化劑)被吸收前將不能穿行很遠進入到這樣的反應系統(tǒng)。因此例如原子或分子必須相當靠近物理催化劑才能使各自的電子頻率能量相互作用。
因此表面積主要影響一種概率，即特定化學物種靠得與物理催化劑足夠近時才與其電磁光譜輻射相互作用。當表面積小時，幾乎沒有原子或分子靠得足夠近而發(fā)生相互作用。但當面積增加時，更多的原子或分子將處于作用范圍內(nèi)的概率增加。因此與其說是可獲得鍵合位數(shù)目的增加還不如說是較大的表面積可能增加了暴露于光譜催化劑頻率或光譜譜型下的反應系統(tǒng)體積。其類似于假設有足夠的光譜催化劑透入到反應系統(tǒng)的概念(例如假設對于物種有足夠多的機會相互作用)。
了解表面積對催化劑和反應系統(tǒng)組分的影響可有意識地調(diào)節(jié)表面積和其它反應系統(tǒng)組分，以優(yōu)化反應、反應途徑和/或反應產(chǎn)物以理想的反應速度形成而沒有現(xiàn)有技術的缺點。例如通?？赏ㄟ^制造盡可能小的催化劑顆粒使總表面積最大化而進行表面積的優(yōu)化。小顆粒具有例如燒結(jié)(并合或鍵合在一起)的傾向，其可降低總表面積和催化劑活性。大表面積催化劑的再生是一個昂貴并耗時的過程。通過對光譜化學領域中的本發(fā)明的了解可避免上述過程。例如假設由一個3m2的催化劑床層催化反應進行很快(其中能量從催化劑轉(zhuǎn)移到主要反應物和產(chǎn)物)。但在燒結(jié)發(fā)生后表面積減少到1m2。因此從催化劑的能量轉(zhuǎn)移也急劇減少從而使反應變慢。通過增加具有一個或多個所希望的光譜能量光譜譜型可避免(至少可推遲)再生表面積的昂貴又耗時的過程。另外，由于光譜能量光譜譜型影響材料最后的物理形式或物相及化學式，燒結(jié)過程本身可被減少或消除。催化劑大小和形狀按照有關的原因，催化劑大小和形狀通常被認為影響物理催化劑的活性。由粒子大小控制的反應選擇性過去被用于確定催化途徑。同表面積的情況一樣，特定的粒子大小被認為可提供最大數(shù)量的活化鍵合位因而使反應速率最大化。大小和表面積的的關系在前面已進行了討論。
根據(jù)目前一般是基于物理催化劑活性和反應對光譜機制的理解，催化劑的大小和形狀的重要性有其它的原因。其中之一是稱為“自吸收”的現(xiàn)象。當原子或分子產(chǎn)生其經(jīng)典的光譜譜型時，其輻射的電磁能量可從原子或分子向外穿行進入到鄰近空間。圖22a顯示從單一原子的輻射，而圖22b是顯示從一組原子的輻射。當越來越多的原子或分子集合在一起時，從集團中心的輻射被其鄰近者吸收從而不可能使其出去進入到空間。根據(jù)原子團的大小和形狀，自吸收可引起光譜發(fā)射光譜譜型的一些變化(見圖23)。具體地說，圖23a顯示由一個單原子產(chǎn)生的正常的光譜曲線；圖23b顯示由于自吸收而產(chǎn)生的共振頻率位移；圖23c顯示由一組原子自吸收產(chǎn)生的自蝕光譜譜型，及圖23d顯示由一組原子自吸收產(chǎn)生的自蝕光譜譜型。這些變化包括在共振頻率和自蝕譜的位移。
伴隨催化劑大小和形狀的改變的光譜曲線和頻率的變化會影響催化劑、化學反應和/或反應途徑。例如物理催化劑的原子或分子可在反應系統(tǒng)中產(chǎn)生光譜頻率，其與關鍵瞬變體和/或反應產(chǎn)物發(fā)生共振。對于較大的原子團例如在燒結(jié)催化劑中，共振頻率位移與自蝕的組合可消除化學物種光譜曲線間的重疊，因此使共振條件最小化或破壞該條件。
根據(jù)由粒子大小產(chǎn)生的光譜曲線的變化，反應系統(tǒng)可沿一個或另一個途徑進行。例如具有中等粒子大小的催化劑沿第一個反應途徑進行而較大粒子的催化劑則定向該反應沿另一個反應途徑進行。
伴隨催化劑大小和形狀變化的光譜曲線和頻率的變化與具體的應用有關。根據(jù)使用的工藝和反應器類型的設計要求可在一定范圍的尺寸和形狀內(nèi)制造工業(yè)催化劑。催化活性通常與反應器內(nèi)催化劑床層的表面積成正比。隨催化劑顆粒尺寸的減小表面積增加。似乎催化劑顆粒越小工業(yè)應用的效果越好。但情況并不總是如此。當使用催化劑顆粒非常細的床層時，需要高壓以迫使反應的化學物質(zhì)越過或通過催化劑床層?；瘜W物質(zhì)在高壓下進入催化劑床層而在低壓下離開床層(如另一側(cè))。這種在進入與離開間大的壓力差稱為“壓降”。通常需要將催化劑大小、催化劑活性和越過催化劑床層的壓降協(xié)調(diào)起來。
使用本發(fā)明的光譜催化劑容許更細致地進行綜合考慮。例如可使用大的催化劑尺寸這樣使經(jīng)過催化劑床層的壓降最小化。同時通過例如用一種或多種光譜催化劑的至少一部分增強物理催化劑仍可獲得較小催化劑尺寸得到的高水平的催化劑活性。
例如假定10mm平均粒子大小的催化劑活性是5mm平均粒子大小催化劑活性的50％。但是對于5mm直徑的催化劑，通過反應器的壓降可能很大以致使反應不能經(jīng)濟地進行。過去工藝中的這個問題通常采用使用兩倍量的10mm催化劑來獲得與使用原始量5mm催化劑獲得的活性相同或幾乎相同的結(jié)果。但是另一種所希望的方法是使用原始量10mm物理催化劑和用至少一種光譜催化劑的至少一部分增強物理催化劑。通過使用光譜催化劑可使催化劑活性有效地加倍(或增加更多)，因此可獲得與使用5mm催化劑大致相同程度的活性(或可能甚至更高的活性)。本發(fā)明使用傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術方法所用一半(或更少)的物理催化劑，因此本發(fā)明允許催化劑的尺寸較大同時可保持有利的反應容器壓力條件以使反應經(jīng)濟地進行。
另一種解決物理催化劑床層中壓降問題的方法是完全不用物理催化劑。例如在本發(fā)明的另一個實施方案中，在直通型反應器中使用光纖篩(如具有很大孔的一種)。與使用上述的5mm直徑或甚至10mm直徑的物理催化劑伴隨的壓降相比，如果孔徑設計的夠大則實際上通過篩時沒有壓降。根據(jù)本發(fā)明，光譜催化劑可被發(fā)射透過光纖篩從而催化流過它的反應物種。對現(xiàn)有技術方法的改進具有顯著的加工方法上的意義包括低成本、高速度、改進的安全性，還有更多。
工業(yè)催化劑也可如尺寸一樣在某一形狀范圍內(nèi)制造。形狀包括球形、不規(guī)則粒形、片形、擠出物形和環(huán)形。一些形狀在制造時比其它的昂貴而一些形狀比其它形狀具有更優(yōu)異的性能(如催化活性、強度和低壓降)。雖然球形的制造不昂貴但球形催化劑裝填的床層產(chǎn)生大的壓降而且球形強度通常不高。在另一方面物理催化劑環(huán)形具有優(yōu)異的強度和活性而且產(chǎn)生的壓降很小，但它們的制造相對昂貴。
光譜能量催化劑在選擇催化劑形狀方面允許有更大的靈活性。例如不使用具有不可避免的高壓降并導致對催化劑顆粒的機械損害、昂貴的球形催化劑裝填的床層，而使用例如用光譜能量催化劑增強的單一層球形催化劑。該催化劑廉價且可保持活性，不產(chǎn)生大的壓降因此可防止機械損害并可延長物理催化劑球的使用壽命。同樣可使用更少的催化劑環(huán)通過例如補充至少一部分光譜催化劑而可獲得相同或更高的催化活性。由于催化劑床層相對沒有增加光譜催化劑的床層變得更小，因此反應過程以較快的直通速度進行。
應用增強現(xiàn)有物理催化劑的光譜能量催化劑和/或光譜環(huán)境反應條件具有如下的優(yōu)點—允許使用形狀不太昂貴的催化劑顆粒；—允許使用較少的催化劑顆粒總量；—允許使用具有較高強度的催化劑顆粒形狀；和—允許使用具有更好壓降特點的催化劑顆粒形狀；使用它們代替現(xiàn)有的物理催化劑具有類似的優(yōu)點—將催化劑顆粒的使用和費用一起消除；—允許使用強度更大的光譜催化劑傳遞系統(tǒng)；和—傳遞系統(tǒng)能夠被設計成具有優(yōu)異的壓降特點。
催化劑的尺寸和形狀對光譜發(fā)射光譜譜型也很重要，因為所有的物體都取決于它們的尺寸和形狀的NOF。在維度上物體越小，在頻率上其NOF越高(因為速度＝長度×頻率)。同樣，相同尺寸的兩個物體但形狀不同其NOF也不同(如1.0m直徑球的共振NOF頻率不同于1.0m有邊的立方體的NOF)。波動能量(聲的和EM兩者)對特定的物體具有獨特的共振頻率。例如物理催化劑顆?；驖{態(tài)反應物的粉末顆粒這些物體可象天線一樣作用，在其結(jié)構(gòu)共振頻率上吸收和發(fā)射能量。了解這些可以進一步操縱和控制反應體系組分(如物理催化劑、反應物等)的尺寸和形狀以達到所需的效果。例如用于所需的反應途徑的瞬變體其可產(chǎn)生30GHz光譜旋轉(zhuǎn)頻率。具有30GHz結(jié)構(gòu)共振頻率(3×108m/s 1×10-2m＝30×109Hz)的直徑1cm的催化劑球能夠用來催化反應。催化劑顆?？膳c瞬變體的旋轉(zhuǎn)頻率結(jié)構(gòu)共振給瞬變體提供能量以催化反應。同樣結(jié)構(gòu)共振的催化劑顆?？蛇M一步由光譜能量催化劑提供能量例如30GHz的微波輻射。因此應理解，能夠比現(xiàn)有技術中反復試驗的方法更精確地控制化學反應的光譜動力學。溶劑通常術語溶劑應用于混合物，在這混合物中溶劑是液體，但應理解溶劑也包括固體、液體、氣體或等離子體和/或它們的混合物或/或其組分?，F(xiàn)有技術通常將液體溶劑分為三大類含水、有機和非水溶劑。如果使用一種含水溶劑，那么意味著溶劑是水。有機溶劑包括烴類如醇類和醚類。非水溶劑包括無機非水物質(zhì)。許多催化反應在溶劑中進行。
因為溶劑本身由能夠深入影響化學反應的原子、分子或離子組成。溶劑由物質(zhì)組成并且它們能夠發(fā)射自己光譜頻率的。本發(fā)明教導這些溶劑的頻率經(jīng)歷與前述相同的基本過程，包括外差作用、共振和諧頻。光譜學家與多年來就已了解到溶劑能夠顯著地影響由其溶質(zhì)產(chǎn)生的光譜頻率。同樣化學家也多年來就了解到溶劑可影響催化劑的活性。但在現(xiàn)有技術中的光譜學家和化學家明顯地沒有將這些長期研究的溶質(zhì)頻率的變化與催化劑活性的變化關連起來。本發(fā)明意識到溶質(zhì)光譜頻率的這些變化會影響催化劑的活性和化學反應和/或通常的反應途徑，這種變化包括光譜曲線的寬化。曲線強度的變化、共振頻率f0的漸進或陡變的位移和甚至共振頻率的陡變重排。
當考察圖24a時，實線表示醇中鄰苯二甲酸光譜譜型的一部分，而點劃線表示鄰苯二甲酸在溶劑己烷中的光譜譜型?？紤]在醇中發(fā)生的反應，其中催化劑與鄰苯二甲酸在1250的頻率(中間較大的實曲線)共振。如果溶劑變?yōu)榧和?，鄰苯二甲酸不再?250的頻率處共振，而且催化劑也不能激發(fā)或給其提供能量。溶劑的改變使催化劑失效。
類似地參考圖24b，當?shù)馊芙庠谒穆然贾袝r在580處產(chǎn)生高強度的曲線，如曲線B所示。在醇中如曲線A所示，相反碘在1050處產(chǎn)生中等強度的曲線或850處的低強度曲線。因此假定使用光譜催化劑的反應可直接與四氯化碳中的碘在580處共振。如果光譜催化劑不改變而將溶劑改變?yōu)榇?，由于頻率不再匹配能量不能傳遞從而使光譜催化劑不再起作用。具體地說，頻率850的光譜催化劑將不再與新的850和1050碘的頻率匹配與共振。
但是有一種可能性即隨溶劑的改變催化劑將改變其光譜譜型。催化劑可與碘類似的方式變化，在這種情況下催化劑可繼續(xù)反應而不管溶劑是否變化。相反，光譜催化劑的光譜譜型能夠在與碘的光譜譜型相反的方向進行變化。在這種情況下催化劑再一次不能催化原來的反應。還有一種可能性，催化劑的改變會使催化劑與不同的化學物種共振而且有助于反應沿另一個反應途徑進行。
最后考慮圖24c中的圖，其顯示一系列的溶劑混合物，從最左邊100％的苯到中心50∶50的苯和醇的混合物，到最右邊100％的醇。溶質(zhì)是苯基偶氮苯酚對大多數(shù)的溶劑混合物的頻率為855～860。對50∶50的苯∶醇混合物其頻率是855；或?qū)?8∶2的苯∶醇混合物其頻率仍然是855。但是對99.5∶0.5的苯∶醇混合物其頻率陡變?yōu)榧s865。在100％苯中通過865處與苯基偶氮苯酚共振的催化劑活性在甚至有一點醇(例如0.5％)存在溶劑中時其活性將失去。
因此應理解本發(fā)明提出的的光譜化學原則可適用于通常的催化和反應和/或反應途徑。取代使用現(xiàn)有技術中選擇溶劑和/或其它反應系統(tǒng)組分的反復試驗方法而使用溶劑，其可以被剪裁和/或修飾以優(yōu)化光譜環(huán)境反應條件。例如反應可以含有在400THz共振的關鍵反應參與物，而催化劑同時在800THz共振，調(diào)諧地傳遞能量。改變?nèi)軇饏⑴c物和催化劑的共振頻率陡移到600THz。催化劑應與參與物直接發(fā)生共振，傳遞更多能量并更有效地催化反應系統(tǒng)。載體催化劑可以負載于載體上或未負載。未負載的催化劑是純粹催化劑的形成體基本上沒有其他的分子。未負載的催化劑很少在工業(yè)中使用因為這類催化劑通常表面積低因此活性也低。由于例如在一個工藝中的燒結(jié)或催化劑小分子聚集成較大的顆粒(其可降低顆粒的表面張力)而導致低表面積。未負載的催化劑一個實例是鉑基合金網(wǎng)，其有時用于氨選擇氧化制一氧化氮中。另一個實例是小銀顆粒，有時用于由甲醇和空氣制甲醛的催化反應中。當可能使用未負載的催化劑時，它們在各種工業(yè)過程中的優(yōu)點包括直接成形和相對簡單的裝填。
負載的催化劑是由催化劑和其它粒子形成的，其它粒子起支撐催化劑骨架的作用。通常載體粒子應為惰性這樣可給催化劑分子提供一個簡單的物理腳手架。因此載體通常的一個功能是使催化劑具有形狀和機械強度。載體也可減少燒結(jié)速度。如果催化劑的載體細?；脚c催化劑相似，載體將作為催化劑粒子間的“墊板”，因此可防止燒結(jié)。另一種理論認為在催化劑與載體間發(fā)生了相互作用，由此防止燒結(jié)。這一理論得到了許多觀察的支持，即通過改變載體結(jié)構(gòu)和組成催化活性也發(fā)生了改變。
通常由下述三種方法中的一種或多種制造負載催化劑浸漬、沉淀和/或結(jié)晶。浸漬技術使用已制備的載體，接著使其與含有催化劑或其前體的溶液接觸。催化劑或催化劑前體擴散進入載體的孔道。加熱或另外的轉(zhuǎn)化過程，驅(qū)趕溶劑并使催化劑或前體轉(zhuǎn)變?yōu)樽詈蟮拇呋瘎?。最常用的浸漬載體是難熔氧化物例如氧化鋁和鋁水合氧化物。這些載體被最大地應用于必須在極端條件下操作催化劑的場合，例如蒸汽重整，因為其需要合理的機械強度。
沉淀技術使用催化劑鹽的飽和溶液(如通常是金屬鹽)。鹽溶液迅速混合后接著以細粒的形式沉淀。沉淀物是這樣得到的使用許多操作包括洗滌、過濾、干燥、加熱和造粒。通常添加石墨潤滑劑。沉淀的催化劑具有從屬于高表面積的高活性，但它們一般不如浸漬催化劑強度高。
結(jié)晶技術產(chǎn)生的載體稱沸石。這些結(jié)晶的催化劑沸石的結(jié)構(gòu)基于SiO4和AlO4(見圖25a其顯示硅的四面體單元，和圖25b顯示鋁的四面體單元)。這些單元以不同的組合連接形成結(jié)構(gòu)族，其包括環(huán)、鏈和配位的多面體。例如SiO4和AlO4四面體單元能夠形成截角八面體結(jié)構(gòu)，其可形成A、X和Y沸石的結(jié)構(gòu)單元(見圖26a其顯示一個截角八面體結(jié)構(gòu)，線條表示氧原子和頂角為Al和Si原子；圖26b顯示由通過正方形面間的氧橋結(jié)合的截角八面體結(jié)合成的沸石；圖26c其顯示由通過六方形面間的氧橋結(jié)合的截角八面體結(jié)合成的X和Y沸石)。
沸石的晶體結(jié)構(gòu)使其具有準確限定的孔大小和結(jié)構(gòu)。其與浸漬或沉淀的載體中變化的孔大小不同。沸石晶體通過混合硅酸鹽、鋁酸鹽和催化劑的溶液而制備。通常由加熱引發(fā)晶化(見題目為“溫度”一節(jié)中的溫度的光譜影響)。最后的沸石結(jié)構(gòu)根據(jù)硅/鋁比、其濃度、加入的催化劑、溫度甚至是使用的反應容器的大小決定，所有的這些都是環(huán)境反應條件。沸石通常具有比其它的催化劑載體更大的特殊性(如它們不僅僅加速反應)。它們也可駕馭反應沿特定的反應路徑進行。
載體可影響催化劑的活性。通?，F(xiàn)有技術將其影響歸于幾何因素。但是根據(jù)本發(fā)明，光譜因素也應考慮。已經(jīng)完好地建立了溶劑影響由其溶質(zhì)產(chǎn)生的光譜譜型的理論。溶劑可以是液體、固體、氣體和或/等離子體。載體在許多情況下被認為僅是催化劑的固體溶劑。正因為如此，載體可影響由它們的溶質(zhì)催化劑產(chǎn)生的光譜譜型。
正如溶解的糖可以被放入固相溶劑(冰)中，催化劑也可被放入是固相溶劑的載體中。這些載體固相溶劑具有與液體溶劑對催化劑影響類似的光譜影響。載體可改變它們的催化劑溶質(zhì)的光譜頻率，例如，通過使光譜曲線的寬化、曲線強度的改變、共振頻率f0的漸進或陡變的位移及甚至是共振頻率的陡然重排。
因此由于本發(fā)明的公開，載體的改變可對催化劑的活性產(chǎn)生巨大影響，這一點對于本領域普通技術人員而言應是很清楚的。載體影響由催化劑產(chǎn)生的光譜頻率。催化劑光譜頻率的改變產(chǎn)生對化學反應和催化活性的各種影響，包括加速反應速度及也引導反應以特定的反應途徑進行。因此載體能夠潛在地影響頻率匹配，因此有利于反應系統(tǒng)組分和/或光譜能量譜型間的能量傳遞的可能性，這樣允許特定的反應發(fā)生。中毒當由于添加了少量的其它組分如化學物種而使催化劑的活性降低時，則催化劑中毒?，F(xiàn)有技術中把它歸于含有額外電子(例如給電子體)的化學物種及在物理催化劑表面上毒物的吸收而使毒物本身阻擋了反應位。但是這些理論都沒有對中毒作出滿意的解釋。
考慮鎳加氫催化劑的情況。這些物理催化劑當有僅0.1％重量的硫化合物吸附到其上時物理催化劑便基本上失活。很難相信0.1％重量的硫能夠提供如此多的電子而使鎳催化劑失活。同樣，很難相信0.1％重量的硫能占據(jù)如此多的反應位以致于使催化劑完全失活。因此沒有一種現(xiàn)有技術的解釋令人滿意。
中毒現(xiàn)象可根據(jù)光譜化學更邏輯地理解。參考溶劑一節(jié)的實例，其中使用苯作溶劑及苯基偶氮苯酚作溶質(zhì)，在純苯中苯基偶氮苯酚具有865Hz的光譜頻率。僅加入幾滴0.5％的乙醇則苯基偶氮苯酚頻率陡然改變?yōu)?55。如果期望苯基偶氮苯酚在865共振，那么乙醇已使特定的反應中毒。加入少量的其它化學物種能改變催化劑和反應化學物的共振頻率(f0)。加入的另外一種化學物種起到了毒物的作用而使催化劑和反應物種不能發(fā)生共振。(即附加物種的存在能移去任何基本的頻率重疊因此阻止了任何明顯的能量轉(zhuǎn)移)。
除了改變化學物種的共振頻率，加入少量的其它化學物，通過增加或減少光譜強度，也可影響催化劑及例如反應系統(tǒng)中其它原子和分子的光譜強度。考慮混合在鋁-硅沉淀物中的鎘和鋅(見圖27其顯示銅和鉍對鋅/鎘譜線比例的影響)。確定了在鎘3252.5譜線與鋅3345.0譜線間的正常比例。加入鈉、鉀、鉛和鎂對Cd/Zn的強度比幾乎沒有影響。但是銅的加入減少了鋅譜線的相對強度而增加了鎘的強度。相反，鉍的加入增加了鋅譜線的相對強度而減少了鎘的強度。
同樣考慮少量的鎂對銅-鋁混合物的影響(見圖28其顯示了鎂對銅鋁強度比的影響)。0.6％的鎂將引起銅和鋁譜線強度的顯著減少。當含有1.4％的鎂時，銅和鋁的光譜強度都減少了約三分之一。如果銅的頻率對催化反應非常重要的話，那么加入少量的鎂會急劇地降低其催化活性。因此推斷銅催化劑是由于鎂而發(fā)生中毒的。
總而言之，對催化劑的中毒影響是由于光譜的改變。加入少量另外的化學物種到物理催化劑和/或反應系統(tǒng)中能夠改變一種或多種化學物種(如反應物)的共振頻率或光譜強度。催化劑可以保留不變，但改變關鍵的中間體。同樣可改變催化劑而中間體保持不變。它們也可都改變或都不變而不理會加入的毒物。了解這一點對實現(xiàn)本發(fā)明的目的很重要，這包括靶向物種引起頻率重疊或在這種情況下，特定地靶向一種或多種物種以阻止任何基本上的頻率重疊，因此通過阻擋能量的傳遞而阻止反應的發(fā)生。助劑僅加入少量另外的化學物種到催化劑和反應系統(tǒng)中能夠使催化劑失活，反之亦然。當加入的物種能增加催化劑的活性時稱其為助劑。例如加入幾個百分比的鈣和鉀的氧化物到鐵鋁化合物中以提高合成氨的鐵催化劑的活性。在前面的題目為溶劑、載體和中毒部分已討論了助劑作用的所有機制。并不令人驚訝的是某些載體事實上就是助劑。助劑通過改變光譜頻率和強度而能改善催化劑和具體的反應和/或反應途徑。雖然催化劑中毒時使反應物不能發(fā)生共振(即頻率不能重疊)，但助劑卻可使其共振(即頻率重疊)。同樣，助劑不是減少關鍵頻率的光譜強度，而是可以增加關鍵頻率的強度。
因此如果希望苯基偶氮苯酚在苯溶劑中于855處發(fā)生反應，可加入醇而醇被稱為一種助劑。如果希望對苯基偶氮苯酚在865處也反應，可加入醇而其被認為是一種毒物。應理解，毒物和助催化劑的區(qū)別是觀點問題，并取決于其所期望的反應途徑和/或反應產(chǎn)物。它們都是同樣基于本發(fā)明的光譜化學機制而起作用。濃度化學物種的濃度對反應速度和動力學的影響眾所周知。濃度也影響催化劑的活性?，F(xiàn)有技術通過不同的化學物種可相互碰撞的幾率解釋上述的影響。當一種特定的物種在高濃度時，就有許多單個的原子或分子存在。存在的原子或分子越多，它們與其它的原子或分子碰撞的可能性越大。但是現(xiàn)有技術的統(tǒng)計處理不能解釋所有的情形。圖29顯示四氯化碳中不同濃度的N-甲基氨基甲酸酯。在低濃度時，譜線的強度相對較低。但是隨濃度的增加，光譜曲線的強度也增加。在0.01M時，僅3460cm-1處的光譜曲線是明顯的頻率。但在0.15M時，3370和3300cm-1處的曲線也很明顯。
當化學物種的濃度發(fā)生變化時，反應混合物中物種的光譜特征也改變。假設3300和3370cm-1對某一希望的反應途徑是非常重要的頻率。當?shù)蜐舛葧r反應不能沿希望的途徑發(fā)生。但是如濃度增加(及因此增加相關頻率的強度)反應將沿希望的反應途徑進行。如前所述濃度也與溶劑、載體結(jié)構(gòu)、毒物和助劑有關。精細結(jié)構(gòu)頻率一般涉及測量能量和物質(zhì)頻率的科學稱為光譜學，其在本發(fā)明中已進行了討論。具體地說，討論了三大類原子或分子光譜。電子譜，其由于電子的轉(zhuǎn)移主要具有紫外、可見和紅外區(qū)域的頻率，發(fā)生在原子或分子中。振動光譜，其是由于例如分子內(nèi)單個原子間的鍵運動引起，發(fā)生在分子內(nèi)主要具有IR的頻率。轉(zhuǎn)動光譜，其主要是由于空間中分子的轉(zhuǎn)動，也發(fā)生在分子內(nèi)，具有微波或無線電波的頻率。
前面對各種光譜和光譜學的討論過于簡單。實際上至少有另外三套光譜，其組成了本發(fā)明以上討論的光譜，即精細結(jié)構(gòu)光譜和超精細結(jié)構(gòu)光譜和特精細結(jié)構(gòu)光譜。這些光譜發(fā)生在原子或分子內(nèi)，例如可從紫外延伸到低無線電波區(qū)域。這些光譜通常在現(xiàn)有技術的化學和光譜學書中作為附帶的內(nèi)容提及，因為現(xiàn)有技術中化學家通常更多地關注傳統(tǒng)類型的光譜學即電子、振動和轉(zhuǎn)動。
在物理和射電天文學領域中精細和超精細光譜非常盛行。例如宇宙學家畫出氫的星際云的位置，及通過探測來自外太空的信號收集關于宇宙起源的信息，例如在1.420GHz，其是氫的超精細分裂頻率的一種微波頻率。是天文學家和物理學家而不是化學家建立了關于分子和原子的微波和無線電頻率的大多數(shù)大數(shù)據(jù)庫?；瘜W家和物理學家在化學上使用精細和超精細光譜上的明顯不同，已明顯地導致在現(xiàn)有技術中的化學家沒有太多注意(即使有的話)這些具有潛在應用價值的光譜。
再參考圖9a和9b，巴爾莫系列(如頻率曲線II)以456THz的頻率開始(見圖30a)。對單個頻率的仔細考察表明不是在456THz處僅有一個卷邊的窄峰，而是確有非常靠近的7條不同的曲線組成了456THz處的曲線。這7條不同的曲線是精細結(jié)構(gòu)頻率。圖30b顯示在氫中456THz曲線的發(fā)射光譜。高分辨率的激光飽和光譜更詳細地顯示于圖31中。這7條不同的曲線位置靠得很近通常稱為多重態(tài)。
盡管顯示了7種不同的精細結(jié)構(gòu)頻率，但這7種頻率可大致分為2種主要的頻率。圖30b中顯示了兩種高而且相對高強度的曲線。在0cm-1(456.676THz)和在相對波數(shù)0.34cm-1(456.686THz)的這兩種高強度的曲線也顯示在圖31中。在456THz處看來是單一的頻率實際上主要是由兩上有微小差別的頻率(456.676和456.686THz)組成的，這兩種頻率通常稱為二重態(tài)而且所述的頻率說成是發(fā)生了分裂。氫456THz二重態(tài)的兩種主要頻率間的差或分裂為0.010THz(100THz)或0.34cm-1波數(shù)。這種頻率差10GHz稱為氫456THz頻率的精細分裂頻率。
因此通常顯示于普通電子光譜中的單個頻率是由兩個或多個靠得很近的不同的頻率組成的。這些靠得很近的不同的頻率稱為精精細結(jié)構(gòu)頻率。由非常少的量分裂的兩個精精細結(jié)構(gòu)頻率間的差稱為精細分裂頻率(見圖32其顯示了f1和f2包括了f0，其顯示在f0的下面。f1和f2間的頻率差稱為精細分裂頻率)。兩種精精細結(jié)構(gòu)頻率間的“差”很重要，因為任意兩個頻率間的這種差是一種外差作用。
幾乎所有的顯示在圖9a和9b中的氫頻率都是二重態(tài)和多重態(tài)。這意味著幾乎所有的氫電子光譜頻率都具有精細結(jié)構(gòu)頻率和精細分裂頻率(其表明可獲得這些外差作用而用作為光譜催化劑，如果需要)。本發(fā)明揭示這些“差”或外差作用對某些反應能非常有用。但是在討論這些外差作用的應用之前，在本發(fā)明中應更多地了解這些外差作用。對于氫的一些精細分裂頻率(即外差作用)列于表3中。這些精細分裂的外差作用范圍可從微波直到無線電波頻率區(qū)域可到達的上限。
表3氫的精細分裂頻率頻率(THz) 軌道 波數(shù)(cm-1) 精細分裂頻率2,466 2p 0.365 10.87GHz456 n2→3 0.340 10.02GHz2,923 3p 0.108 3.23GHz2,923 3d 0.036 1.06GHz3,082 4p 0.046 1.38GHz3,082 4d 0.015 448.00MHz3,082 4f 0.008 239.00MHz僅對于第一系列或氫中的曲線I就有多于23個精細分裂頻率(即外差作用)。例如在1949年Charlotte Moore的經(jīng)典參考書“原子能級”中可見精細分裂外差作用的列表。在該參考書中也列出了碳的133種精細外差作用間隔，其頻率從14.1THz(473.3cm-1)直到12.2GHz(0.41cm-1)。氧的287種精細分裂外差作用從15.9THz(532.5cm-1)直到3.88GHz(0.13cm-1)。鉑的23種的精細分裂間隔從23.3THz(775.9cm-1)直到8.62GHz(287.9cm-1)。
圖33示意了電子頻率分為幾個靠得很近的精細頻率的放大及分辨圖。電子軌道用軌道數(shù)n＝0，1，2等標記。精細結(jié)構(gòu)標記為α。圖34是顯示氫的精細結(jié)構(gòu)的量子示意圖。具體地說，氫原子n＝1和n＝2能級的精細結(jié)構(gòu)。圖35顯示分別以“C”、“O”和“F”表示的碳、氧和氟的最低能級的多重態(tài)分裂。
除了原子的精細分裂頻率外(外差作用)，分子也有類似的精細結(jié)構(gòu)頻率。分子精細結(jié)構(gòu)和分裂的起源和衍生與原子的不同，但圖形和實際的結(jié)果非常類似。在原子中，精細結(jié)構(gòu)頻率被認為是由于自旋電子與其自身磁場的相互作用而引起的。基本上這意味著單個原子球形電子云旋轉(zhuǎn)并與其自身磁場的相互作用產(chǎn)生原子精細結(jié)構(gòu)頻率?，F(xiàn)有技術中稱該現(xiàn)象為“自旋—軌道偶合”。對于分子，精細結(jié)構(gòu)頻率對應于電子的實際轉(zhuǎn)動頻率或振動頻率。因此對于原子和分子的精細結(jié)構(gòu)頻率都起源于轉(zhuǎn)動。在原子的情況下，是原子自旋和繞其自身的轉(zhuǎn)動，極類似于地球繞其軸的轉(zhuǎn)動。在分子的情況下，是分子自旋并通過空間轉(zhuǎn)動。
圖36顯示了SF6分子28.3THz(波長10.6μm、波數(shù)948cm-1)附近的SF6振動譜帶的紅外吸收光譜。分子高度對稱并有點兒象陀螺一樣旋轉(zhuǎn)。用高分辯的光柵光譜儀得到光譜譜型。其在941和952cm-1間的寬譜帶內(nèi)有三條清晰的光譜曲線946、947和948cm-1(28.3、28.32和23.834THz)。
圖37a顯示了取自949和950cm-1之間的一個窄的部分，其在圖37b中放大倍率以顯示其更詳細的結(jié)構(gòu)。使用可調(diào)制半導體二級管激光來獲得詳細結(jié)構(gòu)。當對光譜譜型進行更詳細的考察時會發(fā)現(xiàn)更多的光譜曲線。對分子來講，這些曲線稱為精細結(jié)構(gòu)頻率。原子或分子總的能量是其電子、振動和轉(zhuǎn)動能量的總和。因此本發(fā)明前面討論的簡單普蘭克方程E＝hγ可以改寫為如下的形式E＝Ee+Eγ+Er其中E是總能量，Ee是電子能量，Eγ是振動能量，Er是轉(zhuǎn)動能量。對于分子的該方程示意在圖38中。電子的能量Ee包括分子中的其中一個電子的軌道的變化。其由軌道數(shù)n＝1，2，3等標記。振動能量Ev是由分子內(nèi)兩個原子間振動速率的變化而產(chǎn)生，其由振動數(shù)n＝1，2，3等標記。最后轉(zhuǎn)動能量Er是分子繞其質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動能量。轉(zhuǎn)動能量由如角動量方程中確定的量子數(shù)n＝1，2，3等標記。
因此通過更詳細地考察SF6的振動頻率，精細結(jié)構(gòu)分子頻率變得明顯。這些精細結(jié)構(gòu)頻率實際上是由分子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的，“J”作為每一振動頻率的子集。正如轉(zhuǎn)動能級“J”在圖38中被基本上平均分開，當其對頻率作圖時，它們也基本上被平均地分開。
通過考查一些另外的頻率示意圖，很容易理解這個概念。例如圖39a顯示了氣態(tài)氯化氫的純轉(zhuǎn)動吸收光譜，和圖39b顯示了低分辨率時相同的光譜譜型。在圖39a中，象“梳子”齒狀分開的波對應于各自的轉(zhuǎn)動頻率。完全波(即含有整個梳子的波)頻率從20延伸到500cm-1對應于全部的振動頻率。當?shù)头直媛驶蚍糯蟊堵蕰r，這套轉(zhuǎn)動頻率呈現(xiàn)峰值在20cm-1的單一頻率峰(598GHz)(見圖39b)。其非常類似于如456THz的氫頻率的原子頻率呈現(xiàn)的方式(即低分辨率時僅有一個頻率，在更高的放大倍率時證明其為幾個不同的頻率)。
在圖40中顯示了氰化氫的轉(zhuǎn)動光譜(即精細結(jié)構(gòu))，其中“J”是轉(zhuǎn)動能級。還注意到轉(zhuǎn)動能級的整齊間距。(注意到光譜的定向與經(jīng)典的光譜相反)。該光譜使用在水平Y(jié)軸上的透射而不是發(fā)射，因此強度沿Y軸向下而不向上增加。
另外，圖41顯示了FCCF的v1-v5的振動譜帶(其中v1是振動能級1，v5是振動能級5)其包括許多轉(zhuǎn)動頻率。所有的精細鋸齒狀尖峰是對應于轉(zhuǎn)動頻率的精細結(jié)構(gòu)頻率。注意轉(zhuǎn)動頻率基本上整齊的間距。同時注意到轉(zhuǎn)動頻率強度的波動光譜譜型，及轉(zhuǎn)動頻率強度變化的光譜譜型。
考慮列于表4的一氧化碳基態(tài)的實際轉(zhuǎn)動頻率(即精細結(jié)構(gòu)頻率)。
表4CO基態(tài)的轉(zhuǎn)動頻率和導出的轉(zhuǎn)動常數(shù)J躍遷頻率(MHz)頻率(GHz)0→1 115,271.204 1151→2 230,537.974 2302→3 345,795.989 3463→4 461,040.811 4614→5 576,267.934 5765→6 691,472.978 6916→7 806,651.719 807其中B0＝57,635.970MHz每一個轉(zhuǎn)動頻率以約115MHz的間距均勻隔開?，F(xiàn)有技術的量子理論將這種整齊的間距歸于如下的事實轉(zhuǎn)動頻率與Plank常數(shù)，及由方程B＝h/(8π2I)決定的轉(zhuǎn)動慣量(即分子的質(zhì)量中心)相關聯(lián)，其中B是轉(zhuǎn)動常數(shù)，h是Plank常數(shù)，及I是分子的轉(zhuǎn)動慣量。由此現(xiàn)有技術確立了轉(zhuǎn)動能級的頻率方程，其對應于f＝2B(J+I)，其中f是頻率，B是轉(zhuǎn)動常數(shù)，和J是轉(zhuǎn)動能級。因此分子的轉(zhuǎn)動光譜(即精細結(jié)構(gòu)光譜)證明是具有都以相同量間隔或分裂(即外差作用)的頻率的一系列諧波譜線。該量在現(xiàn)有技術中稱為“2B”，“B”指“轉(zhuǎn)動常數(shù)”。在現(xiàn)有的分子頻率的圖表和數(shù)據(jù)庫中，“B”通常以頻率例如MHz列出。圖42圖示了CO的前4個轉(zhuǎn)動頻率。
該事實有幾個理由令人感興趣。列于許多數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)動常數(shù)“B”與分子轉(zhuǎn)動頻率間差的一半相等。這意味著B是相對基礎頻率“2B”的第一次諧波頻率，其是所有轉(zhuǎn)動頻率間的外差作用差。列出的CO轉(zhuǎn)動常數(shù)B是57.6GHz(57,635.970MHz)。其基本上是轉(zhuǎn)動頻率間差115GHz的一半。因此根據(jù)本發(fā)明，如果希望激發(fā)分子轉(zhuǎn)動能級，可以使用“2B”的量，因為它是基本的首先產(chǎn)生的外差作用。另外，因為“B”對應于那些外差作用的第一次諧波，可以使用同樣的“B”。
另外，現(xiàn)有技術教導如果希望使用微波激發(fā)，所使用的微波頻率將被限制于激發(fā)處在或接近分子基態(tài)的能級(即圖38中的n＝0)?，F(xiàn)有技術教導在圖38中當上升到較高的電子和振動能級時，所需要的頻率對應于紅外、可見和紫外區(qū)域。但是，對這點現(xiàn)有技術是錯誤的。
再一次參考圖38，很清楚無論在詳細考察下電子或振動能級為何物，轉(zhuǎn)動頻率被均勻地間隔。圖38中顯示的均勻間距是由于當向上推進通過較高的振動和電子能級時，轉(zhuǎn)動頻率被均勻地間隔的原因。表5列出了在幾種不同轉(zhuǎn)動和振動能級時氟化鋰(LiF)的轉(zhuǎn)動頻率。
表5氟化鋰(LiF)的轉(zhuǎn)動頻率振動能級 轉(zhuǎn)動躍遷頻率(MHz)0 0→1 89,740.460 1→2 179,470.350 2→3 269,179.180 3→4 358,856.190 4→5 448,491.070 5→6 538,072.651 0→1 88,319.181 1→2 176,627.911 2→3 264,915.791 3→4 353,172.231 4→5 441,386.832 0→1 86,921.202 1→2 173,832.042 2→3 260,722.242 3→4 347,581.393 1→2 171,082.273 2→3 256,597.843 3→4 342,082.66
從表5清楚可見，不管是那個振動能級，轉(zhuǎn)動能級間的差為約86,000到89,000MHz(即86～89GHz)。因此根據(jù)本發(fā)明，通過使用在約86,000到89,000MHz間的微波頻率可以激發(fā)分子從基態(tài)能級一直上升到其最高能級。這種作用在現(xiàn)有技術中甚至沒有被很少地提及。具體地說，分子的轉(zhuǎn)動頻率能夠被以獨特的方式控制。第一轉(zhuǎn)動能級具有89,740MHz的固有振動頻率(NOF)。第二轉(zhuǎn)動能級具有179,470MHz的NOF。因此，NOF轉(zhuǎn)動1→2-NOF轉(zhuǎn)動0→1＝差減頻率轉(zhuǎn)動2→1或179,470MHz-89,740MHz＝89,730MHz因此本發(fā)明發(fā)現(xiàn)以類似所有頻率外差作用的方式通過相加或相減轉(zhuǎn)動頻率的NOF實現(xiàn)外差作用。具體地說，兩個轉(zhuǎn)動頻率的外差作用產(chǎn)生一個差減頻率。該差減頻率碰巧正好是在核物理和光譜學手冊中列出的導出轉(zhuǎn)動常數(shù)“B”的兩倍。因此當在分子中第一轉(zhuǎn)動頻率用所述的差減頻率轉(zhuǎn)動2→1激發(fā)時，第一轉(zhuǎn)動頻率與NOF轉(zhuǎn)動0→1(即第一轉(zhuǎn)動頻率)將發(fā)生外差作用(即在這種情況下是相加)以產(chǎn)生NOF轉(zhuǎn)動1→2，其是分子的第二轉(zhuǎn)動能級的固有振動頻率。換言之差減頻率轉(zhuǎn)動2→1+NOF轉(zhuǎn)動0→1＝NOF轉(zhuǎn)動1→2；或89,730MHz+89,740MHz＝179,470MHz既然本發(fā)明已經(jīng)公開了轉(zhuǎn)動頻率實際上是均勻間隔的諧波，差減頻率與第二能級的NOF疊加產(chǎn)生第三能級NOF。差減頻率與第三能級NOF疊加產(chǎn)生第四能級NOF。如此等等。因此根據(jù)本發(fā)明，通過使用單一的微波頻率可能激發(fā)在一個振動譜帶的所有轉(zhuǎn)動能級。
而且如果振動頻率的所有轉(zhuǎn)動能級被激發(fā)，那末振動頻率也將相應地激發(fā)。進一步，如果電子能級的所有振動能級都被激發(fā)，于是電子能級也被激發(fā)。因此根據(jù)本發(fā)明的教導，通過使用單一的微波頻率，可以激發(fā)分子的電子和振動結(jié)構(gòu)的最高能級。這與現(xiàn)有技術的教導相反，即微波的使用局限于分子的基態(tài)。具體地說，如果目的是直接與轉(zhuǎn)動或電子的較高能級共振，現(xiàn)有技術教導微波頻率不能使用。但如果根據(jù)本發(fā)明，例如催化機制的作用是由例如與目標物種間接的通過外差作用的共振而引發(fā)的，于是可使用一種或多種微波頻率給至少一個高能級的振動或電子態(tài)提供能量。因此，通過應用本發(fā)明的教導結(jié)合外差作用的簡單方法，可以很容易地明白微波頻率并未被限制于分子的基態(tài)能級。
本發(fā)明確信通過使用至少一種外差作用頻率(如諧波)催化劑實際上能夠間接激發(fā)目標物種。但催化劑也可直接與至少一種感興趣的基礎頻率共振而激發(fā)目標物種。但對轉(zhuǎn)動頻率而言可使用兩種機制。例如圖42是表示CO在基態(tài)時的前四個轉(zhuǎn)動頻率的精細結(jié)構(gòu)光譜圖。CO的第一轉(zhuǎn)動頻率是115GHz。轉(zhuǎn)動頻率間的外差作用的差也是115GHz。第一轉(zhuǎn)動頻率和頻率間外差作用的差相同。所有的高能級轉(zhuǎn)動頻率是第一頻率的諧波。當僅處理現(xiàn)有技術中的轉(zhuǎn)動常數(shù)“B”時這種關系并不明顯。但如本發(fā)明描述的基于頻率的光譜化學分析，使這樣的概念很容易理解。
從考查LiF第一能級的轉(zhuǎn)動頻率中發(fā)現(xiàn)，第一和第二能級轉(zhuǎn)動頻率間的外差作用的差幾乎相等。轉(zhuǎn)動頻率是第一轉(zhuǎn)動頻率的序列的諧波。因此如果用等于2B(即轉(zhuǎn)動頻率間的外差作用的諧波差)的頻率激發(fā)分子時，本發(fā)明教導間接通過外差作用，能量可與所有較高的轉(zhuǎn)動頻率共振，而且可直接與第一轉(zhuǎn)動頻率共振。這是一個重要的發(fā)現(xiàn)。
現(xiàn)有技術公開了應用于光譜學中的許多常數(shù)，這些常數(shù)如轉(zhuǎn)動常數(shù)“B”與轉(zhuǎn)動的精細結(jié)構(gòu)分子頻率的諧波間距關聯(lián)一樣，以某種或另外的方式與原子或分子的頻率相關聯(lián)。α轉(zhuǎn)動—振動常數(shù)是一個很好的例子。當振動能級變化時，所述的α轉(zhuǎn)動一振動常數(shù)與相同轉(zhuǎn)動能級頻率微小的變化相關聯(lián)。例如圖43a是表示LiF相同轉(zhuǎn)動能級而不同振動能級的頻率。這些頻率幾乎相同，但不同振動能級間有幾個百分數(shù)的變化。
參考圖43b，其顯示了圖43a中不同振動能級的各種轉(zhuǎn)動躍遷的所有頻率間的差。在圖43b中頂部譜線的轉(zhuǎn)動躍遷0→1具有在振動能級0的頻率89,740.46MHz。在振動能級1時，躍遷0→1為88,319.18MHz。這兩種轉(zhuǎn)動頻率的差為1,421.28MHz。在振動能級2時，躍遷0→1為86,921.20MHz。其與振動能級1頻率(88,319.18MHz)的差為1,397.98MHz。在不同振動能級間對相同的J轉(zhuǎn)動能級而言這些微小的差幾乎相等。對于J＝0→1的轉(zhuǎn)動能級它們的中心在1,400MHz頻率附近。
對于J＝1→2躍遷，能差中心約在2800Hz，對于2→3躍遷，差中心約在4200Hz。1,400、2,800、4,200Hz等這些不同的頻率它們彼此都為諧波。另外，它們都是α轉(zhuǎn)動—振動常數(shù)的諧波。正如實際分子轉(zhuǎn)動頻率是轉(zhuǎn)動常數(shù)B的諧波一樣，轉(zhuǎn)動頻率間的差是α轉(zhuǎn)動—振動常數(shù)的諧波。因此如果用等同于α轉(zhuǎn)動—振動頻率的頻率激發(fā)分子，本發(fā)明指出能量將間接通過外差作用與所有較高的轉(zhuǎn)動頻率共振。這是一個重要的發(fā)現(xiàn)。
考慮圖44中顯示的三原子分子OCS分子的轉(zhuǎn)動和振動態(tài)。圖44顯示OCS中對于不同的振動態(tài)的相同轉(zhuǎn)動能級(J＝1→2)。對于基態(tài)振動能級(000)，J＝1→2躍遷；及激發(fā)的振動態(tài)(100)J＝1→2躍遷，這兩種頻率的差等于4Xα1(4α1)。在另外的激發(fā)態(tài)，在基態(tài)振動能級(000)，J＝1→2躍遷與兩個1-型二重分裂中心之間的頻率差等于4Xα2(4α2)。在較高的激發(fā)振動態(tài)，在(000)與(0200)間的頻率差為8Xα2(8α2)。因此可見轉(zhuǎn)動—振動常數(shù)“α”實際上是分子頻率的諧波。因此根據(jù)本發(fā)明，用“α”頻率或“α”諧波激發(fā)分子將使其與分子各種轉(zhuǎn)動-振動頻率直接共振或間接和諧地發(fā)生外差作用。
另外令人感興趣的常數(shù)是1-型雙倍常數(shù)。該常數(shù)也顯示于圖44。具體地說，圖44顯示了三原子分子OCS的轉(zhuǎn)動躍遷J＝1→2。正如原子頻率有時分裂為二重態(tài)或多重態(tài)，轉(zhuǎn)動頻率也有時分裂為二重態(tài)。它們之間的差稱為1-型雙倍常數(shù)。這些常數(shù)通常小于(即較低的頻率)α常數(shù)。對于OCS分子而言，α常數(shù)為20.56和10.56MHz，而1-型雙倍常數(shù)為6.3MHz。這些頻率都在電磁波譜中無線電波的部分中。
如本發(fā)明前面的討論，能量通過兩種基本的頻率機制傳遞。如果頻率基本上相同或匹配，那么能量通過直接共振傳遞。能量也可以間接通過外差作用而傳遞(即頻率在與另外的頻率疊加或差減后可以基本上匹配)。另外，如前所述，直接或間接的共振頻率不能準確地匹配。如果它們僅僅靠得很近，仍然可傳遞相當大的能量。使用與分子或其它物質(zhì)通過外差作用相關聯(lián)的任何常數(shù)或頻率可以例如將能量傳遞到物質(zhì)中，因此可以直接與物質(zhì)相互作用。
在氫和氧化合形成水的反應中，本發(fā)明指出給原子氫和羥基自由基的反應中間體提供能量對維持反應很關鍵。在這一點，物理催化劑鉑直接給兩個反應中間體提供能量或間接與其共振。鉑也可以給處在多重態(tài)能級的中間體提供能量，創(chuàng)造能量放大的條件。本發(fā)明也教導如何通過使用原子精細結(jié)構(gòu)頻率而復制鉑的作用機制。
本發(fā)明前面已討論了在頻率間僅有微小變化時與精細結(jié)構(gòu)頻率發(fā)生共振(即456.676和456.686THz)。但與精細結(jié)構(gòu)頻率發(fā)生間接共振是在顯著的差別時。具體地說，通過使用精細分裂頻率，其不過是精細結(jié)構(gòu)頻率間的差或外差作用，本發(fā)明指出可獲得間接的共振。通過考察氫456THz的精細結(jié)構(gòu)和精細分裂頻率(見例如圖30和31和表3顯示了許多外差作用)。也就是說，精細結(jié)構(gòu)頻率間的差可由下式計算456.686THz-456.676THz＝0.0102THz＝10.2GHz
因此如果給氫原子施用10.2GHz的電磁能量(即對應于微波的能量)，那么通過與其發(fā)生間接共振給456THz電子光譜頻率提供能量。也就是說，10.2GHz與456.676THz疊加產(chǎn)生456.686THz的共振頻率。從456.686THz中減去10.2GHz產(chǎn)生456.676THz的共振頻率。因此通過給氫原子引入10.2GHz的能量，氫原子在456THz的頻率被激發(fā)?？墒褂梦⒉ǖ念l率激發(fā)電子能級。
根據(jù)本發(fā)明，使用模擬的催化機制的組合也是可能的。例如如下是可能的1)間接通過外差作用與氫原子頻率發(fā)生共振(即精細分裂頻率)；和/或2)在多重態(tài)頻率與氫原子共振。使用微波頻率組合，這樣的多重態(tài)共振能夠同時、順序、和/或以線性調(diào)頻脈沖或短脈沖群方式發(fā)生。例如氫的10,87GHz，10,2GHz，3,23GHz，1.38GHz和1.06GHz的單個微波精細分裂頻率能以順序的方式應用。另外，氫的許多精細分裂頻率沒有包括在本發(fā)明描述中，其取決于可獲得的設備的頻率范圍，本發(fā)明提供了剪裁選擇的頻率以適合可獲得設備能力的方法。因此根據(jù)本發(fā)明的教導其靈活性很大。
根據(jù)本發(fā)明傳遞多重態(tài)電磁能量頻率的另外方法是使用作為較高頻率載波的較低的頻率。這可以通過例如以短短脈沖群產(chǎn)生10.2GHzEM能量而實現(xiàn)，這一短脈沖群以約239MHz的頻率發(fā)出。這兩種頻率都是氫的精細分裂頻率。其也可通過連續(xù)傳遞EM能量及在約239THz的頻率改變振幅而實現(xiàn)。這些技術可以單獨使用或與本發(fā)明公開的各種其它技術組合使用。
因此通過模擬催化劑作用的一個或多個機制及通過利用原子精細結(jié)構(gòu)頻率和分裂頻率，使用微波和無線電波頻率有可能給較高的原子能級提供能量。因此通過選擇性地給特定原子提供能量或靶向特定的原子，有可能催化和引導所希望反應得到希望的最終產(chǎn)物。根據(jù)環(huán)境條件，選擇使用較低的頻率具有許多優(yōu)點。較低的頻率通常可更好地穿透進入大的反應空間和體積中，及更好地適合于大規(guī)模地工業(yè)應用。與傳遞較高頻率(如激光)的大的、笨重的設備相反，較低的頻率可以用便攜、緊湊型設備更容易地進行傳遞。光譜催化劑頻率的選擇是以簡單為理由以使其避免與其它的EM能量源干擾。因此根據(jù)本發(fā)明，對外差作用和精細結(jié)構(gòu)分裂頻率的基本方法的理解可使在設計和以靶向的方式應用光譜催化劑時有更大的靈活性。具體地說，不是簡單地重復物理催化劑的光譜譜型，本發(fā)明指出只要遵循本發(fā)明的教導，充分利用電磁波譜中全部范圍內(nèi)的頻率是可能的。因此某些希望的頻率可以施用而其它不那么希望的頻率可以從靶向反應系統(tǒng)中一個特定的參與物和/或組分的應用光譜能量催化劑中排除出去。
作為另外的實例，再一次參考氫和氧形成水的反應。如果希望通過復制在微波區(qū)域的催化劑作用機制來催化水的反應，本發(fā)明教導有幾種方式可選擇。另外這樣的選擇是應用了鉑給羥基自由基的反應中間體提供能量的知識。除了氫原子，羥基自由基的B頻率為565.8GHz。其意味著轉(zhuǎn)動頻率間的實際外差作用的差是2B，或1,131.6GHz。因此這樣的頻率可被利用以實現(xiàn)羥基自由基中間體的激發(fā)。
另外，羥基自由基的α常數(shù)為21.4GHz。因此該頻率也可用來給羥基自由基提供能量。因此通過引入氫氧氣體到室中并用21.4GHz輻射該氣體，就會形成水。這種特定的千兆赫能量是對于相同轉(zhuǎn)動能級但不同振動能級的轉(zhuǎn)動頻率的諧波外差作用。該外差作用的頻率給所有的轉(zhuǎn)動頻率提供能量，所述的所有轉(zhuǎn)動頻率給振動能級提供能量，所述的振動能級給電子頻率提供能量，所述的電子頻率催化反應。因此上述的反應可用在幾個可應用頻率上使用的光譜催化劑催化或靶向，所有這些頻率可與在一個或多個參與物中的一個或多個頻率匹配從而允許能量傳遞。
再進一步，565.8GHz或甚至1,131.6GHz頻率的傳遞將導致分子中基本上所有的轉(zhuǎn)動能級被提供能量從基態(tài)一直上升。這種方法以兩種方式復制催化劑作用機制。第一種方式是通過給羥基自由基提供能量并維持關鍵的反應中間體以催化形成水。第二種從催化劑復制的機制是分子中多重態(tài)的能級提供能量。因為轉(zhuǎn)動常數(shù)“B”與轉(zhuǎn)動頻率關聯(lián)，外差作用發(fā)生在分子中的所有能級中。因此使用頻率“B”給分子中所有的能級提供能量。這提高了建立能量放大系統(tǒng)的效力，如在有物理催化劑鉑時發(fā)生的情況一樣。
再進一步，如果用與1-型雙倍常數(shù)相對應的頻率給分子提供能量，可以用基本上類似于使用出自原子光譜的精細分裂頻率的方式使用該頻率。在雙重態(tài)中的兩種頻率間的差為外差作用，而且以其外差作用頻率(即分裂頻率)向雙重態(tài)提供能量將會給基本的頻率提供能量而催化反應。
更進一步的實例是使用原子精細結(jié)構(gòu)頻率的組合。例如通過使用具有在中心頻率±21.4GHz(即轉(zhuǎn)動頻率間變化的α常數(shù)諧波)附近振動變化的恒定中心頻率1,131.6GHz(即羥基自由基轉(zhuǎn)動頻率間的外差作用的差)，則1,131.6GHz EM的能量可以短短脈沖群的方式被利用，該短脈沖閃現(xiàn)的頻率為21.4GHz。
既然相同的能級轉(zhuǎn)動頻率間有微小的變化，那么可利用頻率范圍以構(gòu)建短脈沖群。例如，如果最大的“B”是565.8GHz，那么轉(zhuǎn)動頻率的外差作用對應于1,131.6GHz。如果最小的“B”為551.2GHz，那么其對應于轉(zhuǎn)動頻率的外差作用在1,102GHz。因此能量從1,100GHz開始增加到頻率1,140GHz的“線性調(diào)頻脈沖”或短脈沖群都可使用。事實上可建立發(fā)射機以21.4GHz的速度發(fā)射“線性調(diào)頻脈沖”或短脈沖群。
無論如何，有許多方法可利用具有附帶外差作用和諧波的原子或分子精細結(jié)構(gòu)頻率。理解催化劑的作用機制可使本領域普通的技術人員以本發(fā)明的教導為武器利用出自從高頻率的紫外線和可見光區(qū)域一直到有時更可操縱的微波和無線電波區(qū)域的光譜催化劑。而且，本發(fā)明使本領域普通的技術人員能計算和/或確定微波和無線電波能量對化學反應和/或反應途徑的影響。超精細頻率超精細結(jié)構(gòu)頻率類似于精細結(jié)構(gòu)頻率。從放大的標準頻率光譜譜型的一部分中可見精細結(jié)構(gòu)頻率。從放大的精細結(jié)構(gòu)光譜譜型的一部分可見超精細頻率。精細分裂頻率比電子譜在較低的頻率發(fā)生，主要在電磁波譜的紅外和微波區(qū)域。超精細分裂頻率比精細結(jié)構(gòu)譜圖在更低的頻率發(fā)生，主要在電磁波譜的微波和無線電波區(qū)域。精細結(jié)構(gòu)頻率通常由至少是電子與其自身的磁場相互作用引起。超精細頻率通常由至少是電子與核磁場的相互作用引起。
圖36顯示SF6分子的轉(zhuǎn)動-振動譜帶頻率光譜譜型。轉(zhuǎn)動-振動譜帶和精細結(jié)構(gòu)也顯示于圖45中。但精細結(jié)構(gòu)頻率可由放大小部分的標準振動譜帶的光譜譜型所見(即圖45中的較低頻率部分表示精細結(jié)構(gòu)頻率的某些部分)。在許多方面，觀測精細結(jié)構(gòu)頻率就象用放大鏡觀測標準光譜譜型?？雌饋硐笃教购蜔o意義的標準振動頻率譜帶部分放大后顯示許多具有較低頻率分裂的曲線。這些很多的其它曲線是精細結(jié)構(gòu)曲線。類似地，通過放大上述得到的精細結(jié)構(gòu)光譜譜型的似乎無趣的一小部分后，發(fā)現(xiàn)還有許多曲線的另外光譜譜型，其稱為超精細光譜譜型。
圖46是SF6精細結(jié)構(gòu)光譜譜型一小部分(如從0到300)的放大圖。超精細光譜譜型包括由均勻的較低頻率分開的許多曲線。這次是放大精細結(jié)構(gòu)光譜譜型而不是標準的振動光譜譜型。發(fā)現(xiàn)更多的曲線甚至靠得更近。圖47a和47b顯示了圖46中標有星號(即“*”和“**”)兩條曲線的更進一步的放大圖。
在圖46中顯示的單一卷邊的曲線，證明是相互間隔很近的成系列的幾條曲線。這些是超精細頻率曲線。因此精細結(jié)構(gòu)光譜譜型是由幾個更多的相互間隔很近的曲線組成的。這些其它的甚至相互靠得更近的曲線對應于超精細頻率。
圖47a和47b顯示超精細頻率曲線的間隔靠得很近而且間距有些規(guī)則。超精細曲線分裂的小的量稱為超精細分裂頻率。超精細分裂頻率也是一種外差作用。該概念基本上類似于精細分裂頻率的概念。被分裂的兩條曲線間的差稱為分裂頻率。如前定義，兩條曲線間的差稱為外差頻率。因此超精細分裂頻率都是超精細頻率的外差作用。
因為超精細頻率曲線是由精細結(jié)構(gòu)曲線放大得到的，發(fā)生的超精細分裂頻率僅是精細結(jié)構(gòu)分裂頻率的一部分。精細結(jié)構(gòu)分裂頻率其實就是幾條曲線，其在標準光譜頻率附近相互靠得很近。精細結(jié)構(gòu)分裂頻率的放大結(jié)果是超精細分裂頻率。超精細分裂頻率其實就是幾條更多的曲線，其相互間隔很近。曲線相互靠得越近，分開它們的距離或頻率越小。分開任何兩條曲線的距離是外差頻率。因此任何兩條曲線靠得越近，它們間的外差作用頻率就越小(低)。超精細分裂頻率間(即超精細頻率被分裂的量)的距離是超精細分裂頻率。也可稱為常數(shù)或間隔。
氫的電子光譜頻率是2,466THz。該頻率由間距10.87GHz(0.01087THz)的精細結(jié)構(gòu)曲線組成。因此精精細分裂頻率為10.87GHz。精細結(jié)構(gòu)曲線由超精細曲線組成。這些超精細曲線被23.68和59.21MHz間隔開。因此23和59MHz都是氫的超精細分裂頻率。氫的其它超精細分裂頻率包括2.71，4.21，7.02，17.55，52.63，177.64和1,420.0MHz。超精細分裂頻率比精精細結(jié)構(gòu)分裂頻率的相互間隔甚至更近，因此超精細分裂頻率比精細分裂頻率更小更低。
因此超精細分裂頻率比精細分裂頻率更低。這意味著超精細分裂頻率不像精細結(jié)構(gòu)頻率一樣處在紅外和微波區(qū)域，而是在微波和無線電波區(qū)域。這些較低的頻率是電磁波譜的MHz(106赫茲)和Khz(103赫茲)的區(qū)域。圖48顯示氫的幾個超精細分裂頻率(圖48顯示氫在n＝2到n＝3躍遷的超精細結(jié)構(gòu))。
圖49顯示CH3I的超精細頻率。這些頻率是該分子精細結(jié)構(gòu)頻率的放大。既然分子的精細結(jié)構(gòu)頻率實際上是轉(zhuǎn)動頻率，所顯示的實際上是轉(zhuǎn)動頻率的超精細分裂。圖49顯示正處于J＝1→2轉(zhuǎn)動躍遷的超精細分裂。兩個最高的曲線間的分裂小于100MHz。
圖50顯示ClCN分子的另外一個實例。這套超精細頻率從ClCN的振動基態(tài)的J＝1→2躍遷開始。注意超精細頻率由幾兆赫茲(MHz)隔開，而且在幾個地方甚至小于一兆赫茲。
在圖51中顯示了NO的J＝1/2→3/2轉(zhuǎn)動躍遷的能級示意圖和光譜譜型。
圖52中顯示NH3的超精細分裂頻率。注意頻率間隔相互很近致使底部的度量單位為千赫茲(Kc/sec)。使用電子束光譜儀可獲得譜線的超精細特征。
正如精細結(jié)構(gòu)頻率，超精細結(jié)構(gòu)頻率是原子和分子頻率的外差作用。因此如果用等于超精細分裂頻率(超精細頻率間的外差作用的差)的頻率激發(fā)原子或分子時，本發(fā)明教導與超精細分裂頻率相等的能量將間接地通過外差作用與超精細頻率共振。相關的轉(zhuǎn)動、振動和/或電子能級將依次被激發(fā)。這是重要的發(fā)現(xiàn)。其可使人們使用更多的無線電波和微波頻率去選擇性地激發(fā)和靶向特定的反應系系統(tǒng)組分(如原子氫中間體可用例如2.55，23.68，59.2和/或1,420MHz激發(fā))。
類似精細頻率，超精細頻率也包括如二重態(tài)的特征。具體地說，在一個本希望發(fā)現(xiàn)僅有單一超精細頻率曲線的區(qū)域相反卻有兩條曲線。典型地，在所希望單一超精細頻率位置的每一邊有一條曲線。圖53和54中顯示了超精細二重態(tài)化的情形。該超精細光譜譜型也是從NH3得到的。圖53對應于J＝3的轉(zhuǎn)動能級和圖54對應于J＝4的轉(zhuǎn)動能級。在J＝3的曲線(即圖53中)中可最容易看到二重態(tài)化的情況。這里有兩組短的曲線、一個高的，然后是兩組更短的曲線。每組短曲線一般定位于本來期望僅發(fā)現(xiàn)一條曲線的位置。相反卻有兩條曲線，每條在主曲線位置的每一邊。每套曲線是超精細的二重態(tài)。
有不同的符號表明(二重態(tài)化的來源)例如l-型、二重態(tài)化、K二重態(tài)化和A二重態(tài)化等，而且它們都有自己的常數(shù)或間距。不涉及關于不同類型二重態(tài)形成的詳細理論，任何兩種超精細多重態(tài)曲線間的間距也是外差作用，因此所有這些二重態(tài)化常數(shù)代表了頻率外差作用。因此根據(jù)本發(fā)明那些頻率外差作用(即超精細常數(shù))可被用作光譜能量催化劑。
具體地說，在原子或分子中的頻率可被直接或間接地激發(fā)。如果目的是出于一些理由激發(fā)氫的2,446THz的頻率，那么例如紫外激光可以466THz的電磁輻射來輻射氫。這可直接激發(fā)原子。但如果不能得到這樣的激光，那么氫的10.87GHz精細結(jié)構(gòu)分裂頻率可用微波設備獲得。兆赫茲的頻率將與在2,466的兩條間隔很近的精細結(jié)構(gòu)曲線發(fā)生外差作用(即相加或相減)，并激發(fā)2,466THz的頻率譜帶。這將間接激發(fā)原子。
更進一步，通過使用由微波設備產(chǎn)生的23.68MHz氫的超精細分裂頻率激發(fā)原子。23.68MHz的頻率與在2,466的兩種靠近的超精細頻率曲線發(fā)生外差作用(即相加或相減)，而且在2,466THz激發(fā)精細結(jié)構(gòu)曲線。精細結(jié)構(gòu)曲線的激發(fā)依次將導致氫原子2,466THz電子頻率的激發(fā)。
更進一步，在電磁波譜的無線電波和微波部分，氫的附加超精細分裂頻率也可用來激發(fā)原子。例如可使用具有2.7MHz，4.2MHz，7MHz，18MHz，23MHz，52MHz和59MHz的無線電波譜型。它可激發(fā)幾個氫的不同超精細頻率，及其可基本上同時激發(fā)它們。它引起精細結(jié)構(gòu)頻率的激發(fā)，其依次將激發(fā)氫原子中的電子頻率。
再進一步，根據(jù)可得到的設備和/或設計，和/或操作限制，某些傳遞模式的變化也可使用。例如較低頻率的一種能作為較高頻率的載波頻率。52MHz的連續(xù)頻率可有頻率為2.7MHz的振幅變化?；?9MHz的頻率以4.2MHz的頻率脈沖輸出。有許多組合和/傳遞頻率的不同方法，包括不同波形的持續(xù)時間、強度形狀、有荷周期等。根據(jù)被激發(fā)的那個超精細分裂頻率，例如各種和特定的躍遷的發(fā)生可被精確地修正和控制，以能夠使用精細和/或超精細分裂頻率來實現(xiàn)對反應系統(tǒng)的精確控制。
因此本發(fā)明的主要點是一旦理解了當頻率匹配時能量即可傳遞的道理，那么確定哪些頻率匹配則是下一步的事情。本發(fā)明公開了如何精確地實現(xiàn)那一目的。設備限制、操作限制等之間的相互作用可決定為某一特定的目的那些是最適合的頻率。因此不僅直接共振而且間接共振都是適合于光譜能量催化劑應用的方法。電場另外一種修飾物質(zhì)光譜譜型的方法是將物質(zhì)置于電場中。具體地說，在電場存在的情況下，原子和分子的光譜頻率譜線能夠分裂、位移、寬化或改變強度。為紀念發(fā)現(xiàn)者J·斯塔克，電場對譜線的影響被稱為“Stark效應”。在1913年，當斯塔克在氫火焰存在下使用高電場時，他發(fā)現(xiàn)氫的巴爾莫(Balmer)系列(即圖9a和9b的曲線II)分裂成幾個不同的分量。在介入此后的數(shù)年，斯塔克的原始發(fā)現(xiàn)已發(fā)展成光譜學中的一個獨立的分支，即通過測量由電場引起的各自譜線的變化來研究原子或分子的結(jié)構(gòu)。
電場效應與精細和超精細分裂頻率有一些類似的地方。具體地說，如前所述，精細結(jié)構(gòu)和超精細結(jié)構(gòu)頻率及它們的低頻率分裂或偶合常數(shù)，是由在電子電場和電子或核的磁場之間的原子或分子的內(nèi)部相互作用引起。電場效應是類似的，除非不是使用來自原子內(nèi)部的電場而是使用來自原子外部的電場。斯塔克效應主要是來自原子或分子外部的外部電場與已經(jīng)在原子或分子內(nèi)建立了的電和磁場之間的相互作用。
當考察電場對原子、分子、離子和/或它們的組分的影響時，也應該考慮電場的性質(zhì)(例如，如電場是靜態(tài)的或動態(tài)的)。靜電場可由直流電產(chǎn)生。動態(tài)電場隨時間變化，而且可由交流電產(chǎn)生。如果電場來自交流電，那么也應考慮與例如原子或分子頻率可比的交流電的頻率。
在原子中，外部電場干擾原子中電子的電荷分配。對電子自己電場的干擾會引起其中的偶極運動(即微小的電荷不平衡分配)。這種不平衡的電子偶極運動于是與外部電場相互作用。也就是說，外部電場首先引起電場內(nèi)的偶極運動，然后與偶極相互作用。最后的結(jié)果是原子頻率分裂為幾個不同的頻率。頻率被分裂的量由電場的強度決定。也就是說，電場越強，分裂的距離越大。
如果分裂直接隨電場的強度變化，那么其被稱為第一級分裂(即Δγ＝AF，其中Δγ是分裂頻率，A是常數(shù)，F(xiàn)是電場強度)。當分裂隨場強的平方變化時，其稱為第二級分裂或二次效應(即，Δγ＝BF2)。一種或兩種效應可以物質(zhì)的各種形式出現(xiàn)。例如氫原子在低電場強度時表現(xiàn)第一級Stark效應，而在高場強時出現(xiàn)第二級Stark效應。很少研究隨電場強度三次方或四次方等變化的其它電場效應，盡管也產(chǎn)生分裂頻率。鉀的二級電場效應顯示于圖55和56中。圖55顯示依據(jù)電場的4s和5p能級變化的示意圖。圖56顯示了5p2P1/2.3/2→4s2S1/2躍遷波數(shù)的從零場位置的偏移對電場平方的變化曲線。注意頻率分裂或頻率的分離(即從零場波數(shù)的偏移)隨電場強度的平方(v/cm)2變化。
分子內(nèi)Stark效應的機制比原子內(nèi)的效應簡單。大多數(shù)分子已經(jīng)有電偶極運動(即微小的不平衡電荷分布)。外部電場簡單地與已在分子內(nèi)的電偶極運動相互作用。相互作用的類型，即一級和二級斯塔克效應，對不同形狀的分子也不同。例如大多數(shù)對稱的陀螺(top)分子具有一級斯塔克效應。非對稱轉(zhuǎn)動體通常具有二級斯塔克效應。因此如在原子中一樣，在分子中由于外部電場而引起的頻率分裂或分離要么與電場強度本身，要么與電場強度的平方成正比。
圖57顯示了一個實例，其圖示了CH3Cl分子的J＝0→1轉(zhuǎn)動躍遷的頻率分量如何響應外部磁場。當電場非常小時(如小于10E2esu2/cm2)，主要的效應是三種轉(zhuǎn)動頻率移向了較高的頻率。當場強增加時(如在10～20E2esu2/cm2)，三種轉(zhuǎn)動頻率分裂為五種不同的頻率。隨電場強度的連續(xù)變化，這五種頻率繼續(xù)位移到甚至更高的頻率。五種頻率間的一些間距或差不管電場強度的改變而保持不變，但其它的間距逐漸變得更大和更高。因此外差作用的頻率可激發(fā)在一種電場強度下的分裂頻率而在另外一種電場強度下卻不行。
另一個分子的實例顯示于圖58中。(這是在圖44中顯示的相同的OCS分子J＝1→2時的斯塔克效應示意圖)。圖58顯示了在水平頻率軸上以零點為中心的J＝1→2的轉(zhuǎn)動躍遷頻率。零點為中心的這一頻率在沒有外部電場的情況下是單一的頻率。但當施加電場時，單一轉(zhuǎn)動頻率分裂為兩個。電場越強，兩頻率間的的分裂越寬。新頻率的其中之一位移得越來越高，而另一個頻率位移得越來越低。因為兩頻率間的差隨電場強度的變化而變化，外差作用的的分裂頻率可激發(fā)在一個場強中的轉(zhuǎn)動能級而在另一個中則不行。電場可影響反應參與物的光譜頻率，及影響反應的光譜化學。
譜線的寬化和位移也隨分子內(nèi)斯塔克效應發(fā)生。當來自周圍原子、離子或分子的電場影響所研究物種的光譜發(fā)射時，產(chǎn)生了分子內(nèi)斯塔克效應。也就是說，外部的電場來自其它的原子或分子而不是直流或交流電。其它的原子或分子在恒定的運動中，而且因此它們的電場在時空上是非勻質(zhì)的。不是頻率分裂成幾個容易觀察的窄頻率，而是原始頻率簡單地變得更寬，包容了大部分，可能不是全部分裂頻率所占據(jù)的位置(即寬化)。溶劑、載體、毒物、助劑等是由原子和分子及其組分組成的?，F(xiàn)在應理解它們的許多作用是分子內(nèi)斯塔克效應的結(jié)果。
上述的實例表明電場是如何分裂、位移，及物質(zhì)的光譜頻率如何寬化。但譜線的強度也受影響。它們的一些強度變化顯示于圖59a和59b中。圖59a顯示了非對稱陀螺分子的轉(zhuǎn)動躍遷J＝4→5躍遷的斯塔克分量的光譜譜型；而圖59b對應于J＝4→4。強度依據(jù)轉(zhuǎn)動躍遷、分子結(jié)構(gòu)等及電場強度而變化。
令人感興趣的斯塔克效應出現(xiàn)在如具有超精細(轉(zhuǎn)動)頻率的分子結(jié)構(gòu)中。產(chǎn)生超精細頻率的一般原理是由電子和原子核間的相互作用而產(chǎn)生超精細頻率。相互作用可受外部電場的影響。如果所應用的外部電場弱，那么斯塔克能量比超精細能量(即轉(zhuǎn)動能量)的能量小很多。超精細譜線分裂為不同的新譜線，而且譜線間的分離(即分裂)很小(即無線電波頻率和特別低的頻率)。
如果外部電場很強，那么斯塔克能量比超精細能量大很多，而且分子有時劇烈地在電場附近前后振蕩。在這種情況下，超精細結(jié)構(gòu)完全地改變了。幾乎好象不再有任何的超精細結(jié)構(gòu)。斯塔克分裂基本上與如果沒有超精細頻率時本應觀察到的一樣，而且超精細頻率簡單地只起對斯塔克分裂頻率小的微擾作用。
如果外部電場強度適中，那么斯塔克和超精細能量基本上相等。在這種情況下，計算變得非常復雜。一般地說，斯塔克分裂非常接近作為超精細分裂的相同頻率，但不同分量的相對強度可隨外部電場強度的微小變化而迅速改變。因此在一種電場強度下一種分裂頻率占主導，而在電場強度僅高1％時完全不同的斯塔克頻率可在強度上占主導。
所有關于斯塔克效應的上述討論集中于由于靜電場產(chǎn)生的效應，例如由于直流電產(chǎn)生的效應。動態(tài)場的斯塔克效應或由交流電產(chǎn)生的隨時間變化的電場非常令人感興趣而且可以是完全不同的。會出現(xiàn)那些效應取決于與所討論物質(zhì)的頻率可比的電場(即交流電)頻率。如果電場的變化非常緩慢，例如用60Hz墻壁裝電源插座的電，那么會發(fā)生正?；蜢o電類型的電場效應。當電場從零變化到最大的場強時，物質(zhì)的頻率以電場的變化速度從它們未分裂的頻率變化到它們分裂最大的頻率。因此電場頻率可調(diào)整分裂現(xiàn)象的頻率。
然而，隨著電場頻率增加，開始盡快進行的第一個對頻率的測量是譜線寬度(見圖16中的譜線寬度示意圖)。曲線的譜線寬度是其橫過的距離，而且這一測量實際上是從曲線的一邊到另一邊的非常微小的外差作用頻率測量。在室溫時的線寬頻率典型地為約100KHz。從應用的觀點看，線寬代表了分子的馳豫時間，其中馳豫時間是任何瞬時現(xiàn)象消失所需的時間。因此如果電頻率比線寬頻率顯著地小，那么分子有足夠的時間調(diào)整適應于電場的緩慢變化，從而發(fā)生正常的或靜態(tài)型的斯塔克效應。
如果電頻率比線寬的頻率略小，那么分子改變其頻率使基本上與電場頻率協(xié)調(diào)(即其包容了電場頻率)。其顯示于圖60中，其中顯示了處在各種頻率應用電場的OCS的J＝1→2躍遷的斯塔克效應。字母“a”對應于具有靜態(tài)DC電場的斯塔克效應；“b”對應于具有1KHz電場的斯塔克頻率的寬化和模糊；“c”對應于1,200KHz電場的正常的斯塔克效應。當電場頻率接近KHz線寬的范圍時，斯塔克曲線隨電場頻率改變它們的頻率，而且變得寬化和有些模糊。當電場頻率向上位移到超過線寬范圍約1,200KHz，正常的斯塔克類型曲線又變得卷曲和易區(qū)分。在許多方面，分子不能與迅速的電場變化相一致則簡單地平均化斯塔克效應。在上述三種情況下，斯塔克頻率的周期分裂可被電場頻率，或其第一次諧波(即2X電場頻率)所調(diào)整。
在分子內(nèi)電頻率不斷增加時應快速完成的下一個頻率測量是兩種轉(zhuǎn)動能級間的躍遷頻率(即超精細頻率)。當電場頻率接近兩個能級間的躍遷頻率，分子內(nèi)躍遷頻率的輻射將引起在能級間的前后躍遷。分子在電場的頻率下在兩個能級間前后振蕩。當電場頻率和躍遷能級頻率基本相同時(即在共振時)，分子將在兩個能級上前后振蕩，而且兩個能級的譜線同時出現(xiàn)且強度大致相同。通常一個時間只有一種頻率，但共振的電場會使分子在基本相同的時間內(nèi)出現(xiàn)在兩個能級上，因此有兩個躍遷頻率出現(xiàn)在其光譜譜型中。
而且，對于足夠大的電場(如用于產(chǎn)生等離子體的那些)而言，附加的躍遷能級頻率可以與電場頻率基本相等的整齊的間距出現(xiàn)。同樣當在電場頻率被奇數(shù)去除的頻率時(如電場頻率“fE”被3或5或7除，即fE/3或fE/5等)，可發(fā)生躍遷能級頻率的分裂。
所有電場的不同效應引起新的頻率、新的分裂頻率和新的能級狀態(tài)。
進一步，當電場頻率與例如原子或分子的躍遷能級頻率相等時，可形成具有相反頻率負荷和相等強度的第二分量。這是負斯塔克效應，其具有相等和相反頻率負荷的兩種分量破壞性的彼此相消。以光譜化學的觀點看，如果這樣靶向的躍遷對反應路徑重要時，其相當反應系統(tǒng)中的負催化劑或毒物。因此電場引起斯塔克效應，它就是物質(zhì)(如原子和分子)光譜頻率的分裂、位移、寬化或強度變化和躍遷態(tài)變化。如本發(fā)明已討論的其它許多機制，反應系統(tǒng)光譜頻率的變化能影響反應速度和/或反應路經(jīng)。例如，考慮象如下的反應系統(tǒng)C C
A+B→I中間體→D+F其中A和B是反應物，C是物理催化劑，I代表中間體，及D和F是產(chǎn)物。
假定一個論點是反應通常僅以中等的速度進行，事實上看是物理催化劑產(chǎn)生了僅與中間體諧波接近的幾個頻率。進一步假定當電場增加時，催化劑頻率將位移以使催化劑的幾個頻率現(xiàn)在是準確的或基本上準確的中間體諧波。其導致例如反應以較快的速度催化進行。因此應用斯塔克效應通過頻率匹配可獲得更有效的能量傳遞(即當頻率匹配時能量傳遞)。
如果反應通常僅以中等的速度進行，許多“解決方法”包括將反應系統(tǒng)置于極其高的壓力下。高壓導致光譜譜型的寬化，其可通過共振頻率的匹配改進能量傳遞。通過理解催化劑作用機制的基礎，高壓系統(tǒng)可被例如可產(chǎn)生寬化的簡單電場所取代。不僅其對于工業(yè)制造商而言成本較低，而且其對于制造時從例如高壓設備中移出的操作而言更安全。
一些反應物當混合在一起時根本不可能快速地反應，但當電場加入后反應相當迅速?，F(xiàn)有技術可能稱這樣的反應是通過電場作用而被催化進行的，及其方程如下 EA+B＞D+F和A+B→D+F其中E是電場。在這種情況下，不是應用催化劑“C”(如上述)獲得了產(chǎn)物“D+F”，而是電場“E”的應用。在這種情況下，電場通過改變反應系統(tǒng)中一種或多種組分的光譜頻率(或光譜譜型)而起作用，這樣頻率可發(fā)生共振進而反應可沿所需的反應路徑進行(即當頻率匹配時能量就傳遞)。以這樣的方式理解，電場就變成了改變原子和分子光譜頻率的另一個工具，因此而影響光譜化學中的反應速度。
反應路徑也很重要。在不存在電場的情況下，沿反應路徑進行后得到一組產(chǎn)物C CA+B→I中間體→D+F但是如果加入了特定強度的電場，在某些特定場強時光譜頻率變化如此地大，以給不同的中間體提供能量，而且使反應沿不同的反應路徑進行C CA+B→I中間體→G+HE E這類似于本發(fā)明早先討論的概念，考慮到依據(jù)溫度變化不同產(chǎn)物的形成。溫度的變化引起光譜頻率的變化，因此不同的溫度對不同的反應路徑有利。同樣電場引起光譜頻率的變化，因此不同的電場對不同的反應路徑有利。通過對特定反應系統(tǒng)調(diào)整電場，不僅可控制反應速度而且可控制生成的反應產(chǎn)物。
通過改變電場強度調(diào)整含有或沒有物理催化劑反應的能力在許多生產(chǎn)情形是有用的。例如建造僅有一套物理的裝置反應系統(tǒng)可能是更節(jié)約成本的，這樣可使用一種或多種電場根據(jù)所希望的產(chǎn)物而改變反應動力學和產(chǎn)物。這可節(jié)約擁有生產(chǎn)每一組化合物的獨立物理裝置的費用。
除了改變電場的強度外，也可改變電場的頻率。假定引入特定強度的靜電場(即直流電)后反應將以很快的速度進行，如下式CCA+B→I中間體→D+FEE
但是進一步假定，由于反應器的設計和定位，其很容易用交流電傳遞隨時間變化的電場。非常低頻率的場例如用壁裝插座60Hz的電可以產(chǎn)生正常的或靜態(tài)型斯塔克效應。因此，反應器可適應60Hz的電場，而且具有在靜電場存在下發(fā)生的同樣的反應速度的增加。
如果某些的物理催化劑產(chǎn)生接近中間體頻率的光譜頻率，但不完全一致，過去物理催化劑的活性能夠通過使用較高的溫度而得以改進。如前所述，較高的溫度實際上寬化了物理催化劑的光譜譜型從而引起物理催化劑的頻率至少部分與至少一種中間體匹配。此處重要的是高溫鍋爐可被最小化，或全部不要，取而代之的是使用例如可寬化光譜頻率的中等頻率的電場。例如一種約100KHz的頻率，等同于室溫時典型譜線寬度的頻率，可寬化基本上所有的光譜曲線并引起物理催化劑光譜曲線匹配那些例如所需的中間體的頻率。因此電場能夠引起物質(zhì)具有好象溫度已升高時發(fā)生的行為，而實際上沒有發(fā)生。類似地，任何可引起譜線寬度變化的對光譜的操縱，(例如電場、聲場、外差作用等)，可使物質(zhì)表現(xiàn)出象其溫度已改變時所發(fā)生的行為)。
斯塔克頻率的周期分裂可用電場頻率或其第一諧波進行調(diào)整(即用電場頻率調(diào)整一級斯塔克效應，而用兩倍的電場頻率調(diào)整二級斯塔克效應)。假定在氫反應中使用金屬鉑催化劑，并希望激發(fā)氫原子的2.7MHz的超精細頻率。本發(fā)明前文已公開可以用電磁幅射傳遞2.7MHz頻率。但是也可使用2.7MHz的交流電電場來代替。由于鉑是金屬且導電性良好，鉑被認為是交流電電路的一部分。鉑顯示了具有在2.7MHz頻率分裂的所有頻率的斯塔克效應。當在足夠強的電場中時，會產(chǎn)生與電場頻率整齊間距相同的附加躍遷頻率或“邊帶”。在鉑原子中有許多的2.7MHz外差作用的分裂頻率。該大量的外差作用輸出可激發(fā)氫2.7MHz的超精細頻率并引導反應進行。
另外一種實現(xiàn)反應的方法當然是將鉑完全移出反應。2.7MHz的場將對氫產(chǎn)生共振的Stark效應，這與鉑催化劑分離且無關。銅對氫通常沒有催化作用，但可使用銅構(gòu)建一個反應器象斯塔克波導給氫提供能量。使用斯塔克波導產(chǎn)生斯塔克光譜。其顯示于圖61a和61b中。具體地說，圖61a顯示了斯塔克波導的構(gòu)建，而圖61b顯示了在斯塔克波導中的場分布。通過導電金屬板進行電場的傳遞。反應器制造的可利于氣體直通，而且使用如銅這樣的經(jīng)濟金屬作為導電金屬板。當通過電連接銅導體板輸送2.7MHz交流電時，沒有特定頻率與氫共振的銅光譜頻率顯示了正常型分裂的斯塔克效應。斯塔克頻率以2.7MHz的頻率進行分裂。當電場的強度足夠強時，在銅中出現(xiàn)具有2.7MHz的整齊間距(即外差作用)的附加邊帶，盡管沒有銅的實際頻率匹配氫的頻率，斯塔克分裂或外差作用將與氫頻率匹配。許多銅的分裂頻率可間接與氫的超精細頻率共振，而且引導反應進行(即當頻率匹配，能量就傳遞)。
具有復雜的設備和對特定系統(tǒng)的良好理解，斯塔克共振可與躍遷能級頻率一起使用。例如假定為獲得特定的反應途徑，需要500MHz的躍遷能級激發(fā)分子。通過傳遞500MHz的電場到分子，這種共振電場可以引起分子在兩個能級間以500MHz的頻率前后振蕩。這樣用電創(chuàng)造了光放大的條件(即通過激發(fā)多重態(tài)較高能級的激光)并且任何加入的此種頻率的電磁輻射會通過分子被放大。以這種方式，電場可以取代物理催化劑的激光效應。
總而言之，通過理解光譜的化學反應機制的基礎，電場是迄今能夠應用的另一種工具，其通過變更例如反應系統(tǒng)中的至少一種參與物和/或一種或多種組分的光譜特征而催化和變更那些化學反應和/或反應路徑。這樣，可以利用另一種工具模擬催化劑的反應機理。磁場以光譜的觀點，在其效果方面磁場的表現(xiàn)類似于電場。具體地說，對于例如原子或分子的光譜頻率譜線能夠通過磁場而發(fā)生分裂和位移。在這種情況下，來自原子或分子外部的外部磁場，與已經(jīng)在原子或分子內(nèi)的電場和磁場相互作用。
為紀念其發(fā)現(xiàn)者荷蘭物理學家Pieter Zeeman，外部磁場對光譜譜線的作用被稱為“塞曼”效應。1896年塞曼發(fā)現(xiàn)鈉黃色火焰光譜“D”譜線在火焰置于強磁極間時會寬化。后來發(fā)現(xiàn)事實上鈉譜線明顯寬化是由于它們的分裂和位移。塞曼原始的觀察已發(fā)展成光譜學中一門獨立的分支，涉及通過測量由磁場引起的它們的譜線變化來研究原子和分子。這依次又發(fā)展為核磁共振光譜學和在醫(yī)學中使用的核磁共振成像技術，及在物理和化學中使用的激光磁共振和電子自旋共振光譜技術。
圖62a和圖63b中顯示了著名的鈉“D”譜線的塞曼效應。圖62a表示鈉“D”譜線的塞曼效應；而圖62b中表示在鈉“D”譜線的塞曼效應中的能級躍遷示意圖?！癉”譜線通常認為是由3p2P和3s2S電子軌道間的躍遷引起的。如上所示，每一種單一光譜頻率分裂為兩種或多種以原始未分裂頻率為中心的有微小差別的頻率。
在塞曼效應中，光譜頻率被分裂的量取決于施用磁場的強度。圖63顯示了作為磁場函數(shù)的氧原子的塞曼分裂效應。當沒有磁場時，在0和4.8有兩條單一的頻率。在低強度磁場中(如0.2特斯拉)，原始的兩種頻率僅有微小的分裂和位移。但當磁場增加時，頻率分裂和位移得越來越遠。
在塞曼效應中分裂和位移的程度取決于磁場強度，硅的3P態(tài)就顯示于圖64中。
與由外部電場產(chǎn)生的斯塔克效應比起來，由外部磁場產(chǎn)生的塞曼效應略有不同，其取決于是給原子還是給分子施加磁場。塞曼效應對原子的影響可以分為三種不同的磁場強度弱、中和強。如果磁場強度很弱，光譜頻率將要位移和分裂的量就很小。離開原始光譜頻率的位移仍將激發(fā)已位移的的頻率。這是由于它們是如此接近原始光譜頻率以致于仍可很好地處在其共振曲線的范圍內(nèi)。至于分裂是如此的小，以致于甚至比正常發(fā)生的超精細分裂還小。這意味著在一個弱磁場中，只有微小的光譜頻率的分裂，其轉(zhuǎn)化為非常低的分裂頻率，位置在無線電波譜的較低區(qū)域直到非常低的頻率區(qū)域。例如氫原子的塞曼分裂頻率，其由地磁場引起約為30KHz。較大的原子具有甚至更低的頻率，其位于電磁波譜中較低的千赫茲級、甚至赫茲級區(qū)域。
沒有磁場時，原子可通過如下方法被激發(fā)使用與光譜頻率直接共振的方法或通過分別使用其在紅外到微波或微波到無線電波區(qū)域的精細分裂頻率或超精細分裂頻率。僅通過施加微弱的磁場，原子可被與塞曼分裂頻率匹配的甚至更低的無線電波或非常低的頻率激發(fā)。因此，通過簡單使用一個微弱的磁場，光譜催化劑的范圍可被擴展到甚至更低的無線電波頻率范圍。所述來自地球的弱磁場引起原子中以赫茲或千赫茲計的塞曼分裂。這意味著通過施加地磁場，所有的原子包括那些在生物體內(nèi)的原子都對赫茲和千赫茲級EM頻率敏感。
磁場強度的另一端是非常強的磁場。在這種情況下，光譜頻率的相互分裂和位移將非常寬。具有如此寬的頻率位移，分裂頻率間的差比超精細分裂頻率間的差大很多。這樣轉(zhuǎn)變?yōu)槿至杨l率后其處在比超精細分裂頻率更高的頻率位置。這種分裂發(fā)生在微波區(qū)域附近。盡管強磁場的加入沒有象弱磁場一樣延伸到達電磁波光譜譜型的一個或另一個極端，但其仍可提供幾種更多的在微波區(qū)域使用的潛在光譜催化劑頻率作為選擇。
中等磁場強度的情形更加復雜。來自中等磁場的塞曼效應引起的位移和分裂幾乎與超精細分裂相等。盡管在現(xiàn)有技術中從沒有廣泛地討論，對原子施用中等的磁場以產(chǎn)生基本上與其超精細分裂相同的塞曼分裂是可能的。這展示了一種令人感興趣的可能性。通過用超精細分裂頻率激發(fā)原子而引導化學反應中原子的方法在前面已公開。塞曼效應提供了在根本沒有引入任何光譜頻率的情況下實現(xiàn)類似效果的方法。例如通過引入中等的磁場，在原子本身內(nèi)部可建立共振，其可激發(fā)原子和/或給原子提供能量和/或穩(wěn)定原子。
中等磁場引起低頻率的塞曼分裂，其匹配原子內(nèi)低頻率的超精細分裂頻率并因此給其提供能量。但是低的超精細分裂頻率實際上對應于兩種振動頻率間或精細結(jié)構(gòu)頻率間外差作用的差。當超精細分裂頻率被激發(fā)時，兩個電子頻率才最終被激發(fā)。這依次會引起例如原子被激發(fā)。因此塞曼效應允許通過對那個原子施用一個準確的磁場強度而使光譜能量催化劑激發(fā)原子，而且不需要使用光譜EM頻率(即只要頻率匹配，能量將傳遞)。這種可能性非常令人感興趣，因為惰性的反應系統(tǒng)可在使用適當?shù)闹械葟姸却艌鰰r突然變得活潑。
“正常的”塞曼效應和“非正?！钡娜灿袇^(qū)別。對于“正常”的塞曼效應，一個光譜頻率由磁場分裂為三個頻率，它們間具有期望的整齊間距(見圖65a其顯示了“正常”的塞曼效應，及圖65b顯示了“非正常”的塞曼效應)。其中之一的新分裂頻率在原始頻率的上面，而其它的新分裂頻率在原始頻率的下面。兩個新頻率被分裂后與原始頻率的距離相等。因此較高和原始間及較低和原始頻率間的差大約相等。這意味著根據(jù)外差作用的差，有最多兩個新的外差作用差具有正常的塞曼效應。第一外差作用或分裂差是其中之一的新分裂頻率和原始頻率間的差。另一個分裂差是較高與較低新分裂頻率間的差。當然它是二倍于較高或較低頻率與原始頻率之間的頻率差。
在許多情況下，由磁場產(chǎn)生的塞曼分裂會導致多于三個的頻率或分裂的間距與預想的不同。這稱為“非正常”塞曼效應(見圖65和66；其中圖66顯示了鋅3p→3s的非正常塞曼效應)。
如果還是僅有三個頻率，并且塞曼效應非正常的原因是其間距不同超出了預期，這種情形就類似于正常的塞曼效應。但是有最多兩個新分裂頻率可被利用。但是，如果效應是非正常的原因是產(chǎn)生了多于三個的頻率，那么將有更加多的變化情形。假定一個簡單的情況，其中有四個塞曼分裂頻率(見圖67a和67b)。圖67a顯示了四個塞曼分裂頻率及圖67b顯示了四個新的外差作用差。
在非正常塞曼分裂的實例中，總共有四個頻率，其中一度存在的僅有一個頻率。為簡單起見，新的塞曼頻率標以1，2，3和4。頻率3和4也被相同的差“w”分裂。因此“w”是一個外差作用的分裂頻率。頻率2和3也被不同量“x”分裂。迄今為止如在正常的塞曼效應中一樣有兩個外差作用的分裂頻率。
但是頻率1和3被一個第三量“y”分裂，其中“y”是“w”和“x”的和。而且頻率2和4也被相同的第三量“y”分裂。最后，頻率1和4被量“z”分裂甚至更遠。再一次，“z”是“w+x+w”的和。因此該結(jié)果是四個外差作用的頻率在非正常塞曼效應中w，x，y，z。
如果在非正常塞曼效應中有六個頻率，那么會有甚至更多的外差作用差。因此與正常的塞曼效應相比時，非正常的塞曼效應在頻率選擇上有大得多的靈活性。在正常的塞曼效應中原始頻率被分裂成三個均勻間距的頻率，總共具有僅兩個外差作用頻率。在非正常塞曼效應中，原始頻率被被分裂成四個或更多的不均勻間距的頻率，至少有四個或更多的外差作用頻率。
現(xiàn)在討論分子的塞曼效應。分子可分為三個基本的類型鐵磁性；順磁性；和抗磁性。鐵磁性分子是典型的磁體。這種材料典型地具有強磁場并由磁性元素如鐵、鈷和鎳組成。
順磁性分子具有僅弱的磁場。如果順磁性材料被放到一個外部磁場中，材料分子的磁矩以同外部磁場相同的方向排列成行。分子的磁矩是被分子自己磁場加載荷時的方向。具體地說，分子的磁矩將根據(jù)其自己的磁場傾向分子中加載荷更重的那一邊。因此順磁性分子通常傾向與其外部施加磁場相同的方向。因為順磁性材料與外部磁場一致成行排列，它們也微弱地被源磁場吸引。
通常順磁性元素包括氧、鋁、鈉、鎂、鈣和鉀。穩(wěn)定的分子如氧氣(O2)和一氧化氮(NO)也是順磁性的。分子氧組成約20％的我們星球的大氣。兩種分子在生物機體內(nèi)起重要作用。另外，不穩(wěn)定的分子通常稱為自由基、化學反應中間體或等離子體，也是順磁性的。順磁性的離子包括氫、錳、鉻、鐵、鈷和鎳。許多順磁性物質(zhì)存在于生物機體內(nèi)。例如我們血管中流動的血液是包括血紅細胞的離子溶液。血紅細胞包括血色素，其依次含有離子化的鐵。血色素，和因此血紅細胞是順磁性的。另外，氫離子存在于許多有機化合物和反應中。例如胃中的鹽酸含有氫離子。三磷酸腺苷(ATP)，幾乎所有生物機體的能量系統(tǒng)，需要氫和錳離子使其適當?shù)仄鹱饔?。因此就是生命本身的存在依賴順磁性物質(zhì)。
另一方面，抗磁性分子是被磁場排斥，而且其排列成的極小磁矩也與外部磁場的方向相分離。抗磁性物質(zhì)通常不具有磁場?？勾判栽氐膶嵗?、氦、氖、氬、碳、氮、磷、氯、銅、鋅、銀、金、鉛和汞?？勾判苑肿影ㄋ⒋蠖鄶?shù)的氣體、有機化合物和鹽如氯化鈉。鹽實際上僅是抗磁性離子的晶體?？勾判噪x子包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、氟、氯、溴、碘、銨和硫酸鹽。離子晶體通常容易溶解于水中，這樣一來離子水溶液也是抗磁性的。生物機體充滿了抗磁性物質(zhì)，因為它們是基于碳的生命形式。另外，我們血管中流動的血液是含有血細胞的離子溶液。離子溶液(即血漿)由水分子、鈉離子、鉀離子、氯離子和有機蛋白質(zhì)化合物組成。因此我們的血液是載有順磁性血細胞的抗磁性溶液。
關于塞曼效應，首先考慮順磁性分子的情況。對于原子，該效應可基于磁場強度分類。如果施加到順磁性分子的外部磁場弱，那么塞曼效應將產(chǎn)生具有等同間距能級的分裂。在大多數(shù)情況，分裂的量與磁場強度成正比例，即“一級”效應。一般的近似計算法是1奧斯特(即比地磁場稍大)的磁場將在順磁性分子內(nèi)產(chǎn)生約1.4MHZ的塞曼分裂。較弱的磁場在較低的頻率產(chǎn)生較窄的分裂。較強的磁場在較高的頻率產(chǎn)生較寬的分裂。在這些第一級的塞曼效應中，通常僅有分裂，沒有象在原子塞曼效應中出現(xiàn)的原始或中心頻率的位移。
在許多順磁性分子中也有二級效應，其中塞曼分裂與磁場強度的平方成正比。在這些情況里，分裂的頻率很小而且很低。除了分裂，原始或中心的頻率有類似其在原子中的位移，正比于磁場的強度。
有時磁場的方向與其相關的分子定向有差距。例如π頻率與平行于激發(fā)電磁場方向的磁場關聯(lián)，而σ頻率與垂直于激發(fā)電磁場的磁場相關聯(lián)。π和σ兩種頻率出現(xiàn)在循環(huán)極化的磁場中。順磁性分子的在兩個不同躍遷的典型塞曼分裂光譜譜型見圖68a和68b。當ΔM＝0時，π頻率出現(xiàn)并高于長水平譜線。當ΔM＝±1，σ頻率出現(xiàn)并低于長水平譜線，如果順磁性分子置于弱磁場中，循環(huán)極化的光將激發(fā)分子中的兩套頻率。因此通過控制其相對于磁場的定向從而可在分子中控制激發(fā)哪一套頻率。
當磁場強度適中時，順磁性分子的磁矩和外部施加磁場之間的相互作用產(chǎn)生了等價于分子中的其它頻率和能量的塞曼效應。例如塞曼分裂可以接近轉(zhuǎn)動頻率而且可干擾分子的一端翻向另一端的轉(zhuǎn)動。塞曼分裂和能量可以是特定的或足夠大以使分子自旋與其分子軸脫開。
如果磁場非常強，核磁磁矩自旋將從分子角動量分離。在這種情況下，塞曼效應超過了超精細結(jié)構(gòu)，而且在非常高的頻率具有更高的能量。在施加強磁場的分子譜中，超精細分裂作為塞曼效應的小微擾出現(xiàn)。
再考慮在所謂的“普通分子”或抗磁性分子中的塞曼效應。大多數(shù)的分子是抗磁性的類型，因此命名為“普通”。其當然包括生物機體中的大多數(shù)的有機分子。抗磁性分子具有來自正電荷核轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動磁矩，而且該核磁矩僅為順磁性分子的約1/1000。這意味著在抗磁性分子中來自塞曼分裂的能量比來自順磁性分子的塞曼分裂的能量要小很多?？勾判苑肿又腥芰康姆匠虨镠z＝-(gjJ＝g1I).βH0其中J是分子轉(zhuǎn)動角動量，I是核自旋角動量，gj是轉(zhuǎn)動g因子，g1是核自旋g因子。該塞曼效應的能量比順磁性的塞曼能量要小很多頻率也低很多。從頻率來看，其落在電磁波譜的赫茲和千赫茲區(qū)域。
最后，考慮塞曼分裂對催化劑和化學反應及對光譜化學的意義。弱的磁場在順磁性分子內(nèi)產(chǎn)生赫茲和千赫茲的原子中的塞曼分裂及二級效應。實際上任何類型的磁場在抗磁性分子中都會產(chǎn)生赫茲和千赫茲的塞曼分裂。于是所有的原子和分子都將變得對無線電波和非常低頻率(VLF)的電磁波敏感。原子和分子會吸收無線電波或VLF能量并激發(fā)到更高或更低的程度。使用它可給例如化學反應中的特定分子或中間體施加光譜能量。例如在鉑催化劑上將氫氣和氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)樗瑲湓幼杂苫鶎S持反應很重要。在地球弱磁場下，對氫的塞曼分裂約為30KHZ。因此在反應系統(tǒng)中的氫原子，能夠通過給它們施用一個氫的塞曼分裂頻率(如30KHZ)而給其提供能量。在反應系統(tǒng)中對氫原子提供能量會復制鉑的作用機制因此催化該反應。如果把反應放到遠離地球弱磁場的外太空進行，氫不再有30KHZ的塞曼分裂頻率，因而30KHz不能再有效地催化所述的反應。
在這個星球上的大多數(shù)物質(zhì)，由于其存在于微弱的地球磁場內(nèi)，會顯示在赫茲和千赫茲區(qū)域的塞曼分裂。這對于生物體和有機體以及無機或無生命的材料都是一樣。人類是由許多的原子、抗磁性分子和二級效應的順磁性分子組成。這些原子和分子全部存于地球弱的磁場中，在人類中的這些原子和分子都有赫茲和千赫茲區(qū)域的塞曼分裂，因為它們在地球的磁場中。人類體內(nèi)的生物化學和生物催化過程因此對赫茲和千赫茲的電磁波輻射敏感，事實是由于它們處在地球弱的磁場中。因為塞曼效應是來自于星球的磁場，只要人類繼續(xù)在這個星球存在，他們將會感受來自赫茲和千赫茲EM波的光能量譜催化劑效應。其對于低頻率通訊、以及化學和生物反應及疾病的診斷和治療有重要意義。
強磁場在原子和順磁性分子中在EM譜的微波和紅外區(qū)域會產(chǎn)生比超精細頻率更大的分裂。在氫/氧反應中，給反應系統(tǒng)加入強磁場并傳遞MHz和/或GHz頻率到反應中給羥基自由基和氫反應中間體提供能量。如果使用物理的鉑催化該反應，施用特定的磁場強度導致鉑和反應中間體的光譜具有這樣的頻率其被這樣分裂和位移以使與沒有磁場相比時有甚至更多的頻率匹配。以這樣的方式，通過復制其作用機制(即引起更多的頻率匹配因此更多能量可以傳遞)，可使用塞曼分裂提高物理催化劑的效率。
中等的磁場會在原子和順磁性分子中在與超精細和轉(zhuǎn)動分裂頻率等同的頻率下產(chǎn)生塞曼分裂。這意味著甚至在不加入電磁能量的情況下也可給反應系統(tǒng)提供能量。類似地，通過將反應系統(tǒng)放入可產(chǎn)生與超精細或轉(zhuǎn)動分裂相等的塞曼分裂的中等磁場中，可促進反應的發(fā)生。例如通過使用能引起氫和氧氣體中的超精細或轉(zhuǎn)動分裂，并能匹配在氫原子和羥基自由基中的塞曼分裂的磁場，可給氫和羥基自由基中間體提供能量，因此使反應進行一系列過程直到生成水。通過使用適當調(diào)制的中等磁場，在沒有加入物理催化劑鉑或鉑的光譜催化劑的情況下，使用磁場可使反應物轉(zhuǎn)變?yōu)樗鼈冏约悍磻拇呋瘎?。盡管磁場簡單地復制鉑的作用機制，但反應已具有僅由施用磁場而催化的特征。
最后考慮與分子定向有關的磁場的方向。當磁場平行于激發(fā)的電磁場時，產(chǎn)生π頻率。當磁場垂直于激發(fā)的電磁場時，產(chǎn)生σ頻率。假定有一個工業(yè)化學反應系統(tǒng)使用了相同(或類似)的起始反應物，但目的是能夠制備希望的不同產(chǎn)物。通過結(jié)合使用磁場和光譜能量或物理催化劑，反應可被導向生成一組產(chǎn)物或另外一組。對于第一組產(chǎn)物，電磁場的激發(fā)方向平行于磁場的方向，產(chǎn)生一組π頻率其可導致生成第一組產(chǎn)物。為得到不同的產(chǎn)物，改變磁場方向以使其垂直于激發(fā)電磁場。這樣可產(chǎn)生一種不同的σ頻率，給不同的反應路經(jīng)提供能量，因此得到不同的產(chǎn)物。因此根據(jù)本發(fā)明，可使用磁場效應、塞曼分裂、分裂和光譜能量催化劑以微調(diào)適合許多反應系統(tǒng)的特異性。
總而言之，通過理解化學反應的光譜機制基礎，通過修飾反應系統(tǒng)中至少一種參與物和/或至少一種組分的光譜特性，現(xiàn)磁場可作為另外一種催化和改變那些化學反應的工具。反應容器的大小、形狀和組成在使用光譜化學時一個重要的要考慮的因素是反應容器的大小、形狀和組成。反應容器的大小和形狀可影響容器對各種波動能量(如EM、聲、電流等)的NOF。其依次又影響反應系統(tǒng)的動力學。例如一個具體的小的半敞開反應器具有與25cm的尺寸相關的1,420MHz的EM NOF。當與原子氫的中間體的反應在這個小的實驗臺用反應器中反應時，反應進行很快，部分是由于反應器與氫超精細分裂頻率匹配(1,420MHZ)。其允許反應器和氫中間體共振，因此給中間體傳遞能量并促進反應沿該路徑進行。
為工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)放大反應時，反應在具有例如EM NOF 100MHz非常大的反應器中進行。由于反應器不再與氫中間體共振，反應以較低的速度進行。在較大反應器中的這種缺陷可由例如通過給反應補充1,420MHz的輻射而進行補償，因此恢復了較快的反應速度。
同樣反應器組成在反應系統(tǒng)動力學方面起類似的作用。例如不銹鋼的半敞開反應器可產(chǎn)生與反應物的振動頻率共振的振動頻率，因此例如可促進反應物解離成反應活性中間體。為工業(yè)生產(chǎn)而放大反應時，可以將其放入例如陶瓷襯里的金屬反應器。新的反應器通常不產(chǎn)生反應物的振動頻率，則反應以較低的速度進行。再者，這種在新反應器中的由其不同的組成引起的缺陷可通過或者將反應返回到不銹鋼容器，或者通過補充例如反應物的振動頻率到陶瓷襯里的容器中而得到補償。
應理解以前討論的光譜化學的所有方面(對于反應系統(tǒng)組分等而言內(nèi)生的和外生的共振、靶向、毒物、助催化劑、載體、電場和磁場等)可應用于反應器和例如其中放置的任何參與物。反應器可由物質(zhì)(如不銹鋼、塑料、玻璃和/或陶瓷等)組成，或可由場或能量(如磁瓶、光收集器等)組成。通過處理內(nèi)在性能例如頻率、波和/或場，一個反應器可與反應系統(tǒng)的其它組分和/或至少一種參與物相互作用。同樣，收集器、導管等，它們中有些可與反應系統(tǒng)相互作用，但在它們之中反應實際不能發(fā)生，有些可與反應系統(tǒng)中的一種或多種組分相互作用，并潛在地正面或負面地影響這些組分。因此當談及反應器時，應理解與其關聯(lián)的所有部分也可以包含在希望的反應中。實施例從下面具體的實施例可更清晰地領會和更好地理解本發(fā)明。實施例1在氣相反應中用光譜催化劑取代物理催化劑2H2+O2＞＞＞＞鉑催化劑＞＞＞＞2H2O通過將H2和O2與物理鉑(Pt)催化劑接觸的方法可產(chǎn)生水，但這里始終存在一種產(chǎn)生潛在的危險的爆炸可能性。該試驗是物理鉑催化劑被含有物理鉑催化劑光譜譜型的光譜催化劑取代，其可與氫和羥基中間體共振并給其傳遞能量。
為證明使用光譜催化劑氫和氧可化合形成水，進行水的電解以提供化學計量的氫和氧起始氣體。在其外側(cè)頸上有兩個橡皮塞的三頸瓶，每一個橡皮塞上配有4英寸長包在玻璃內(nèi)的鉑電極。燒瓶充滿蒸餾水和一撮鹽，而且僅有電極的玻璃包封部分暴露于空氣中，未包封的電極部分完全在水下。中間的頸通過橡皮塞與真空管連接，其通向無水硫酸鈣柱(Drierite column)從氣體產(chǎn)物中移去任何水。
在系統(tǒng)中(到約7000毫米汞柱)所有的氣體被真空移去后，使用12V的電源連接到兩個電極上進行電解。電解開始后不斷產(chǎn)生化學計量的氫氧氣體。氣體通過無水硫酸鈣柱，通過連接正負壓力表的真空管而進入到密封的1000ml的圓形石英燒瓶。含有干燥鈷的濾紙片，已被放入到密封燒瓶的底部。起初鈷紙是藍色的，表明燒瓶內(nèi)沒有水。類似的鈷實驗紙片暴露于環(huán)境空氣中時也是藍色的。
傳統(tǒng)的物理鉑催化劑被來自費歇爾科學空心陰極鉑燈(FisherScientific Hollow Cathode Platinum Lamp)的光譜催化劑鉑輻射所取代，費歇爾科學空心電極鉑燈被固定到距離燒瓶約2cm處。這會允許用來自光譜催化劑的輻射照射圓形石英燒瓶內(nèi)的氧氫和氣體?？衫肅athodeon空心陰極燈電源C610用最大電流的80％(12 mAmps)給鉑燈供電。反應燒瓶用放置于緊靠圓形石英燒瓶底部的泡沫聚苯乙烯容器中的干冰冷卻，抵消來自Pt燈的任何熱效應。打開Pt燈照射2天，鈷紙片上出現(xiàn)的明顯的粉紅色表明圓形石英燒瓶內(nèi)有水存在。暴露于實驗室環(huán)境空氣中的鈷試紙片仍保留藍色。經(jīng)過4到5天后，鈷紙片上的粉紅色面積變得更亮更大。一旦Pt輻射中斷，擴散出鈷紙片的H2O被無水硫酸鈣柱吸收。再經(jīng)過4到5天后，在石英燒瓶內(nèi)鈷紙片的粉紅色褪去。暴露于環(huán)境空氣中的鈷紙片仍保持藍色。實施例2在液相反應中用光譜催化劑取代物理催化劑H2O2＞＞＞＞鉑催化劑＞＞＞＞H2O+O2過氧化氫的分解在沒有催化劑的情況下極其緩慢。因此進行實驗以表明可用具有鉑光譜譜型的光譜催化劑取代細碎的物理催化劑鉑。3％的過氧化氫裝入二封口的石英管中(封口的石英管由如下兩部分組成較低的內(nèi)徑17mm、長度150mm的部分，使超過10mm的長度變窄直到其上部的毛細部分，具有2.0mm的內(nèi)徑，長度為140mm的毛細管部分，其由Photo Vac Laser石英管制造)。兩個石英管在充滿40ml3％過氧化氫并屏蔽入射光(用鋁箔覆蓋的紙板圓柱體)的50ml燒杯貯水槽中倒轉(zhuǎn)。光屏蔽管之一用作對照本底。另外的屏蔽管置于用Cathodeon空心陰極燈電源C610以最大電流80％(12mAmps)給其供電的費歇爾科學空心陰極鉑(Pt)燈下。在不同的24～96小時的放置時間下進行幾次試驗。監(jiān)測屏蔽管是否有溫度增加(此處沒有)以確保任何的反應不是由于熱效應引起的。在一個典型的試驗中，如上述制備含有3％過氧化氫的封口管。兩管屏蔽光，將Pt管施用如上述的鉑光譜輻射約24小時。測量對照本底管中產(chǎn)生的氣體量在毛細管段高度約為4mm(即約12.5mm3)，而在Pt(管B)中的氣體量約為50mm(即約157mm3)。因此鉑光譜催化劑增加了催化速度約12.5倍。
然后將管互換，管A接觸鉑光譜催化劑約24小時，而管B作為對照物。測量在對照物(管B)中的產(chǎn)生的氣體得毛細管長度約為2mm(即約6mm3)，而Pt管(管A)中的氣體量約為36mm(即113mm3)，在反應速度上相差約19倍。
作為負對照，應確認任何燈不能得到相同的結(jié)果，用6mA(80％最大電流)的鈉燈進行重復試驗。鈉在傳統(tǒng)的反應中是一個與水反應釋放氫氣的反應物，不是過氧化氫分解的催化劑。測量對照管的氣體量在毛細管部分約4mm長(即約12mm3)，而測量鈉管的氣體約為1mm長(即約3mm3)。這表明盡管光譜輻射可取代催化劑，但它們還不能取代反應物。同樣它表明使用一種空心陰極管輻射熱和能量到過氧化氫中的簡單效果并不是氣泡形成的原因，正相反，是Pt的譜型取代物理催化劑引起了反應。實施例3在固相反應中用光譜催化劑取代物理催化劑眾所周知某些微生物具有對銀Ag的毒性反應。通過本發(fā)明現(xiàn)在理解，在銀電子光譜中產(chǎn)生的高強度光譜頻率與對細菌(通過生成自由基和引起細菌DNA損壞)是致命的但對哺乳動物細胞無害的紫外線頻率匹配。因此理論上認為銀在已知的醫(yī)療和抗菌中的應用是由于其光譜催化的效應。在這一點，進行了一個試驗表明輻射銀光譜的光譜催化劑對微生物有毒性或抑制的效果。
通過使用標準的鍍層技術覆蓋整個皿，在兩個培養(yǎng)皿(一個是對照物及一個是銀)中的標準生長介質(zhì)中植入培養(yǎng)細菌。每一個培養(yǎng)皿放入光屏蔽的柱形室內(nèi)的底部。覆蓋箔屏蔽光的具有光譜譜型槽道的紙盤蓋在每一個培養(yǎng)盤上。通過銀輻照室的上部插入費歇爾科學空心陰極銀(Ag)燈，以使僅有來自銀燈的光譜輻射光譜譜型輻射在Ag培養(yǎng)盤上的細菌(即通過有光譜譜型的槽道)。用Cathodeon空心陰極燈電源C610以最大電流的80％(3.6mAmps)給銀燈供電。對照盤沒有暴露于銀燈的輻射下并阻擋環(huán)境光線。對照盤和銀盤在銀光譜輻射時間內(nèi)均保持在室溫下(如約70～74°F)，所述的的時間在不同的實驗中約在12～24小時的范圍內(nèi)。隨后，兩盤使用標準技術進行約24小時的孵化(37C，有氧的Forma Scientific Model 3157，水夾套的孵化箱)。
用如下的細菌(從美國俄亥俄州Mansfield人民醫(yī)院的微生物實驗室得到)來研究銀燈光譜輻射的效應1.大腸桿菌；2.肺炎鏈球菌；3.金黃色葡萄球菌；4.傷寒沙門氏菌。
這組包括革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌種，及球菌和桿菌。
結(jié)果如下1.對照物——所有的對照物顯示覆蓋了培養(yǎng)盤的全生長；2.銀盤—沒有接觸銀光譜輻射光譜譜型的區(qū)域顯示了全生長。
—接觸了銀光譜輻射光譜譜型的區(qū)域顯示a.大腸桿菌—沒有生長；b.肺炎鏈球菌—沒有生長；c.金黃色葡萄球菌—沒有生長；d.傷寒沙門氏菌—受抑制的生長。實施例4用光譜催化劑取代物理催化劑，并在生物制備中比較其與物理催化劑的結(jié)果為進一步表明對銀具有毒性反應的特定易受影響的有機體對銀光譜催化劑輻射光譜具有類似的反應，從美國典型培養(yǎng)物保藏中心(ATCC)獲得了包括埃希氏大腸桿菌#25922，和肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneuminia)，subsp Pneumoniae#13883的培養(yǎng)物。如上述進行對照物和銀盤的培養(yǎng)。孵化結(jié)束后用雙筒顯微鏡進行觀察。埃希氏大腸桿菌顯示了中等的光譜銀輻射細菌效應的耐抗性，而肺炎克雷伯氏菌顯示了中等的敏感性。所有對照物顯示了全生長。
因此進行下述試驗表明使用物理銀催化劑可獲得類似銀光譜催化劑的結(jié)果。消毒試驗片浸沒于80ppm的銀溶液中。如前所述，將相同的兩種(2)有機體再一次進行鍍層。膠態(tài)的銀試片置于每一個銀盤上，而對照盤沒有。對盤進行如上所述的孵化，并用雙筒顯微鏡觀察。膠態(tài)銀埃希氏大腸桿菌顯示了中等的對物理膠態(tài)銀的細菌效應的耐抗性，而肺炎克雷伯氏菌再一次顯示了中等的敏感性。所有對照物顯示了全生長。實施例5給物理催化劑增加光譜催化劑為表明使用光譜催化劑加入到物理催化劑，氫和氧可化合形成水，如實施例1中進行水的電解以提供必要的氫和氧的起始氣體。
兩個石英燒瓶(A和B)分別連接在無水硫酸鈣柱后，每一個燒瓶有自己的一套真空和壓力表。每一個燒瓶中加入鉑粉31mg。燒瓶內(nèi)充滿電解產(chǎn)生的化學計量的H2和O2直到120mmHg。通過旋塞這些燒瓶可分別與電解系統(tǒng)及相互分開。當在物理鉑催化劑存在下反應進行時，記錄隨時間變化的每一燒瓶中的壓力。反應化合了3摩爾的氣體(即2摩爾H2和1摩爾O2)產(chǎn)生了兩摩爾的H2O。通過壓力“P”的減少(由理想氣體定律PV＝nRT，其正比于摩爾數(shù)“n”)可監(jiān)測摩爾數(shù)的減少，從而監(jiān)測反應的進程。如此獲得了反應的原始速度。另外，將每個燒瓶內(nèi)充滿H2和O2到220mmHg以重復試驗。僅通過物理催化劑催化的反應產(chǎn)生了兩條原始反應曲線其在燒瓶A和B之間是完全一致的，對于110mmHg和220mmHg的試驗也是如此。
接下來燒瓶A中的傳統(tǒng)的物理鉑催化劑中增加了光譜催化劑鉑輻射，此輻射由如實施例1的2個平行的費歇爾科學空心陰極鉑燈提供，它安裝在距離燒瓶A約2cm的位置。按如上所述進行重復試驗，2個燒瓶相互分開，并通過每一燒瓶內(nèi)的壓力減少監(jiān)測反應的速度。燒瓶B作為對照瓶。在燒瓶A中氧和氫氣體及物理催化劑用來自Pt燈光譜催化劑的輻射直接進行輻照。
對照瓶B的反應速度與前述的原始速度符合的很好。燒瓶內(nèi)物理鉑催化劑中增加了鉑光譜譜型“A”的反應速度，總的平均增加60％，相對于原始速度和燒瓶B最大增加為70％。實施例6用精細結(jié)構(gòu)外差作用頻率取代物理催化劑及用精精細結(jié)構(gòu)頻率，α轉(zhuǎn)動—振動常數(shù)取代物理催化劑如本發(fā)明以上的描述，水可以電解產(chǎn)生化學計量的氫和氧氣體。另外，將干冰冷卻的不銹鋼螺旋管緊靠無水硫酸鈣柱放在其后面。在真空移去系統(tǒng)中的所有氣體后，使用連接到兩電極的12V電源進行電解，產(chǎn)生氫和氧氣體。經(jīng)過無水硫酸鈣柱后，氫和氧通過連接到正負壓力表的真空管，再通過干冰冷卻的不銹鋼螺旋管然后進入1000ml的圓形石英燒瓶。浸漬有干燥(藍色)鈷的濾紙片放在石英燒瓶的底部，作為水存在與否的指示。
整個系統(tǒng)抽真空到低于大氣壓約700mmHg的壓力。進行電解產(chǎn)生化學計量的氫和氧氣體，結(jié)果得到高于大氣壓約220mmHg的壓力。含有氫氧氣體的石英燒瓶中心用連續(xù)的微波電磁波輻射輻照約12小時，此輻射來自包括HP 83350B的掃描振蕩器、HP 8510B網(wǎng)絡分析儀和HP8513A反射透射實驗裝置的惠普微波光譜系統(tǒng)。使用的頻率為21.4GHz，其對應于羥基中間體的精細分裂常數(shù)，α轉(zhuǎn)動—振動常數(shù)，因此對于羥基自由基而言其是諧波共振的外差作用。鈷紙片顏色強烈地變化為粉紅色表明石英燒瓶中有水存在，其由羥基自由基的諧波共振外差作用頻率的催化而產(chǎn)生。實施例7用超精細分裂頻率取代物理催化劑準備一個實驗用暗室，其中沒有環(huán)境光線且可完全變暗。在暗室內(nèi)部安裝屏蔽的背景室(Ace Shielded Room，Ace，Philiadelphia，PA，USA，Model A6H3-16；8英尺寬、17英尺長、8英尺高的銅網(wǎng))。
3％的過氧化氫加入封口的石英管中，接著其在裝有3％過氧化氫的燒杯中倒轉(zhuǎn)，前面已有更詳細的描述。使管在覆蓋有非金屬光線阻擋罩(這樣可進入室內(nèi)而不使管接觸光線)的暗室中保持18小時。隨后進行封口管中氣體的原始情況測量。
將三個有封口的RF管放在屏蔽室內(nèi)的木制網(wǎng)格工作臺上，網(wǎng)格4，54和127的中心分別對應于距頻率發(fā)射天線約107cm，187cm和312cm的距離(銅管直徑15mm，4.7m的八角形周長，中心頻率約6.5MHz。25瓦、17MHz的信號送到天線)。該頻率對應于氫原子的超精細分裂頻率，它是過氧化氫分解的瞬變體。通過BK Precision RF的2005A型信號發(fā)生器的連續(xù)給天線輸出脈沖，并通過AmplifierResearch放大器Model 25A-100放大。將對照管放在暗室中緊鄰著屏蔽室的木制車上。所有的管用非金屬光線阻擋罩覆蓋。
約18小時后，測量從過氧化氫的分解中產(chǎn)生的氣體，及在封口管中最后形成的氧氣?？拷炀€的RF管產(chǎn)生11mm的毛細管長度的氣體(34mm3)，離天線距離適中的管產(chǎn)生5mm的長度氣體(10mm3)，與天線最遠的RF管沒有產(chǎn)生氣體。對照管產(chǎn)生1mm的氣體。因此可以作出氫的RF超精細分裂頻率增加反應速度約5～10倍的結(jié)論。實施例8用磁場取代物理催化劑15％的過氧化氫加入封口的石英管中，接著其在裝有15％過氧化氫的燒杯中倒轉(zhuǎn)，如前面的描述。在暗室中有屏蔽籠(的木臺上將管保持4小時。隨后進行封口管中氣體原始情況的測量。
將2個對照管保持在暗室中的屏蔽籠里放在木制臺上作為對照物。將2個磁場管放在6402型ETS氦姆霍茲(Hehmholtz)單軸線圈的中心平臺上，通過4040型的BK Precision 20MHz掃描/信號發(fā)生器在約83赫茲輸出1.06高斯/安培的脈沖。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓以在氦姆霍茲線圈的中心平臺上產(chǎn)生約19.5毫高斯的交變磁場，采用Holaday HI-3627型3軸ELF磁場儀和探針測量。作為過氧化氫分解瞬變體的氫原子通過在所施用的頻率和磁場強度下產(chǎn)生的塞曼分裂而顯示出核磁共振。因此交變磁場的頻率與氫的瞬變體共振。
約18小時后，測量從過氧化氫分解中產(chǎn)生的氣體，及在封口管中最后形成的氧氣。對照管平均形成180mm的氣體(540mm3)，而接觸交變磁場的管產(chǎn)生約810mm的氣體(2,430mm3)，結(jié)果反應速度增加約4倍。實施例9用電場負催化反應如本發(fā)明前面的詳細描述，15％的過氧化氫加入有封口的4個石英管中，其在裝有15％過氧化氫的燒杯中倒轉(zhuǎn)。將其放在暗室中屏蔽室的木臺上。4小時后，隨后進行管的毛細管部分中氣體原始情況的測量。
型號TC1510A的Amplifier Research的自攜電磁模型管(“TEM”)放在變暗的屏蔽的室中。通過2005A型BK Precision RF信號發(fā)生器和25A100型Amplifier Research放大器給TEM管提供約133MHz的正弦波信號。調(diào)節(jié)在信號發(fā)生器和放大器上的輸出水平以在TEM管的中心產(chǎn)生約5V/m的電場(E-場)，用置于較低的室中心的HI-4433GRE型Holaday Industries電場探針測量。
兩個充滿過氧化氫的管置于距屏蔽室壁約35cm的TEM管上部的室中心。另2個管作為對照物放在木臺上，也距暗室相同的屏蔽壁約35cm，并從緊靠TEM管的附近移開，這樣沒有環(huán)境磁場，其由E-電場的探針測量證實。
傳遞到TEM管中的133MHZ交變正弦波信號正好在室溫典型譜線寬度頻率的上面(如約100KHZ)，而且理論上與由如下導出的氫原子n＝20里德伯(Rydberg)態(tài)共振ΔE＝cE3/4，其中ΔE是以cm-1表示的能量變化，c對于n＝20的氫態(tài)是7.51+/-0.02，E是以(Kv/cm)2表示的電場強度。
經(jīng)約5小時與電場接觸后，施用E-場的管產(chǎn)生的平均氣體量約為17.5mm，而在對照管中產(chǎn)生的平均氣體量約為58mm。
盡管不希望被任何特殊的理論或解釋所束縛，應相信在氫原子中與較高能級發(fā)生共振的交變電場，產(chǎn)生負的Stark效應，因此為負催化反應。實施例10用光譜催化劑通過輻射反應物/瞬變體提高物理催化劑的性能如本發(fā)明上面的詳細描述，通過電解產(chǎn)生化學計量的氫氧氣體。用干冰冷卻的不銹鋼螺旋管緊靠無水硫酸鈣柱后放置。正壓與負壓表連接在螺旋管后，接著將1000ml圓形石英燒瓶順序與第二套壓力表連接。
在每一次試驗開始時，整個系統(tǒng)被抽空到約負650mmHg的壓力。密封系統(tǒng)約15分鐘以確信產(chǎn)生的真空已維持及連接的完善性。如上所述電解水以產(chǎn)生氫氧氣體。
起初，約10mg細碎的鉑放于圓形石英燒瓶中。讓反應氣體在鉑上反應，并通過如上所述的測量隨時間變化壓力降的增加速度來監(jiān)測反應的速度。起始壓力約在90mm-100mmHg中間的正壓，經(jīng)過整個測量時間后最后的壓力約在30mmHg多一點的壓力。進行了兩個對照物的試驗，反應速度約為0.47mmHg/min和約為0.48mmHg/min。
第三次試驗，如上所述使用單一的鉑燈，區(qū)別在于工作電流減少到約8mA，通過燒瓶的中心固定燈以僅輻射反應物/瞬變體氣體而不是物理鉑催化劑。如上所述測定催化反應速度，發(fā)現(xiàn)其約為0.63mmHg/min，增加34％。實施例11通過物理毒物的光譜譜型使反應明顯中毒在浸泡鉑的物理催化劑存在下，氫氧氣體轉(zhuǎn)化為水，已知金可使該反應中毒。在所述鉑催化反應中金的加入減少反應速度約95％。金阻擋了僅約1/6鉑的鍵合位，根據(jù)現(xiàn)有技術，需要阻擋這樣多的鍵合位以使物理催化劑中毒達到這樣的程度。因此理論上物理金與物理鉑和/或反應系統(tǒng)的光譜相互作用也是金對反應的毒化效應的原因。進一步，理論上在由物理鉑催化的反應中加入金光譜譜型也可使反應中毒。
如上的詳細描述，通過水解可產(chǎn)生氫氧氣體。約15mg細碎的鉑加入到圓形石英燒瓶中。起始壓力約為90多mmHg的正壓，及經(jīng)過測量時間后最后的壓力約為20多mmHg。如上所述測定反應速度。第一對照試驗顯示其反應速度約為0.81mmHg/min。
在第二次試驗中，如上所述通過圓形燒瓶的中心附近使用費歇爾空心陰極金燈，操作頻率約為8mA，(80％的最大電流)。反應速度增加到約0.87mmHg/min。
第三次試驗接著在相同的反應燒瓶中進行，而且已在燒瓶中的物理鉑接觸金光譜譜型。反應速度減低到約0.75mmHg/min。
權利要求
1.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)；和用至少一種選自直接共振靶向、諧波靶向和非諧波外差式靶向的方法，靶向所述的反應系統(tǒng)。
2.權利要求1的方法，其中所述的反應系統(tǒng)含有至少一種參與物。
3.權利要求1的方法，其中所述的反應系統(tǒng)含有至少一個選自反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、助催化劑、毒物和反應產(chǎn)物的成員。
4.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一個選自反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器及它們的混合物和組分的成員；及施加至少一種光譜能量提供者于所述的反應系統(tǒng)，所述的光譜能量提供者選自光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化譜型、應用光譜能量譜型及光譜環(huán)境反應條件，所述的至少一種光譜能量提供者通過如下所述反應系統(tǒng)的至少一個成員提供能量，所述的方法是通過與該成員的至少一種頻率相互作用，但排除在任何所述反應物中的電子和振動頻率，以實現(xiàn)與其直接共振并產(chǎn)生至少一種所需反應產(chǎn)物。
5.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一個選自反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器及它們的混合物和組分的成員；及施加至少一種光譜能量提供者于所述的反應系統(tǒng)，所述的光譜能量提供者選自光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化譜型、應用光譜能量譜型及光譜環(huán)境反應條件，所述的至少一種光譜能量提供者通過如下方法給所述反應系統(tǒng)的至少一個成員提供能量，所述的方法是通過與該成員的至少一種頻率相互作用，但排除在任何所述反應物中的電子和振動頻率，以實現(xiàn)與其諧波共振及產(chǎn)生至少一種所需反應產(chǎn)物。
6.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一個選自反應物、瞬變體、中間體、活化絡合物、物理催化劑、反應產(chǎn)物、助催化劑、毒物、溶劑、物理催化劑載體材料、反應容器及它們的混合物和組分的成員；及施加至少一種光譜能量提供者于所述的反應系統(tǒng)，所述的光譜能量提供者選自光譜能量催化劑、光譜催化劑、光譜能量譜型、光譜譜型、催化光譜能量譜型、催化譜型、應用光譜能量譜型及光譜環(huán)境反應條件，所述的至少一種光譜能量提供者通過如下方法給所述反應系統(tǒng)的至少一個成員提供能量，所述的方法是通過與該成員的至少一種頻率相互作用，以實現(xiàn)與其非諧波外差作用共振及產(chǎn)生至少一種所需反應產(chǎn)物。
7.一種用光譜能量催化劑催化反應系統(tǒng)得到至少一種反應產(chǎn)物的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一種參與物；及施用至少一種光譜能量催化劑于所述的反應系統(tǒng)，引起所述至少一種參與物的光譜能量譜型寬化，使能量傳遞到所述反應系統(tǒng)，造成至少一種反應產(chǎn)物的形成。
8.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)；及施用至少一種應用光譜能量譜型于所述的反應系統(tǒng)，所述至少一種應用光譜能量譜型引起所述反應系統(tǒng)中至少一種組分譜型寬化，使能量從所述的至少一種應用光譜能量譜型傳遞到所述的反應系統(tǒng)，導致至少一種反應產(chǎn)物的形成。
9.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一種選自反應物、瞬變體和反應產(chǎn)物的成員；及施用至少一種光譜能量譜型于所述的反應系統(tǒng)，所述至少一種被施用的光譜能量譜型引起所述反應系統(tǒng)中至少一個所述成員的譜型寬化，使能量從所述的被施用的光譜能量譜型傳遞到所述反應系統(tǒng)的至少一個成員，導致至少一種反應產(chǎn)物的形成。
10.一種用光譜能量催化劑影響和導向反應系統(tǒng)的方法，包括確定在所述反應系統(tǒng)中至少一種起始反應物的至少一部分光譜能量譜型；確定在所述反應系統(tǒng)中至少一種反應產(chǎn)物的至少一部分光譜能量譜型；由所述至少一種起始反應物和所述的至少一種反應產(chǎn)物設計附加光譜能量譜型，以確定設計的光譜能量催化劑；生成至少一部分設計的光譜能量催化劑；和將所述至少一部分設計的光譜能量催化劑應用到反應系統(tǒng)中以形成至少一種所需的反應產(chǎn)物。
11.一種影響和導向反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，及應用至少一種光譜環(huán)境反應條件到所述的反應系統(tǒng)，在所述的反應系統(tǒng)中產(chǎn)生至少一種所需的反應途徑。
12.權利要求11的方法，其中選擇性地使用所述的至少一種光譜環(huán)境反應條件以啟動和停止所述至少一種所需的反應途徑。
13.一種設計應用于反應系統(tǒng)的催化劑的方法，包括確定在所述反應系統(tǒng)中至少一種起始反應物的至少一部分光譜能量譜型；確定在所述反應系統(tǒng)中至少一種反應產(chǎn)物的至少一部分光譜能量譜型；確定來自所述至少一種起始反應物和所述的至少一種反應產(chǎn)物的附加光譜能量譜型，以確定設計的催化劑光譜能量譜型；及選擇至少一種催化劑，該催化劑選自至少一種物理材料和一種光譜能量催化劑，所述物理材料至少部分對應于所設計的催化劑光譜能量譜型，及所述光譜能量催化劑至少部分對應于所設計的催化劑光譜能量譜型。
14.權利要求13所述的方法，其中所述至少一種物理材料包括至少兩種組分的混合物。
15.權利要求13的方法，其中所述至少一種物理材料包括至少兩種組分化學鍵合的混合物。
16.一種影響和導向反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一種選自所需的中間體和所需的瞬變體的成員，及應用至少一種光譜能量譜型引起在所述反應系統(tǒng)中的至少一個成員的譜型寬化，導致穩(wěn)定任何所述的所需的中間體和所需的瞬變體，使之形成至少一種所需的反應產(chǎn)物。
17.一種催化反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一種物質(zhì)組分；和應用至少一種頻率，所述的頻率可實現(xiàn)與所述反應系統(tǒng)中的所述至少一種物質(zhì)組分發(fā)生非諧波外差作用共振，導致產(chǎn)生至少一種所需的反應產(chǎn)物。
18.一種催化反應系統(tǒng)的方法，包括使用至少一種第一光譜能量譜型；和應用至少一種第二光譜能量譜型以形成至少一種所需的反應產(chǎn)物。
19.權利要求18的方法，其中所述至少一種第一光譜能量譜型和所述的至少一種第二光譜能量譜型被基本上連續(xù)應用，以形成應用光譜能量譜型。
20.權利要求18的方法，其中所述至少一種第一光譜能量譜型和所述的至少一種第二光譜能量譜型順序應用。
21.一種影響和指導反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，及應用至少兩種光譜能量譜型，其中所述至少兩種光譜能量譜型的第一種引起在所述反應系統(tǒng)內(nèi)遵循的第一種所需的反應途徑，其中所述至少兩種光譜能量譜型的第二種包括在所述反應系統(tǒng)內(nèi)遵循的第二種反應途徑。
22.一種選擇性催化反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，應用至少第一種光譜能量譜型于所述的反應系統(tǒng)；及接著應用至少一種第二種光譜能量譜型于所述的反應系統(tǒng)，因此所述第一種光譜能量譜型和所述的第二種光譜能量譜型在反應系統(tǒng)內(nèi)可產(chǎn)生不同的反應途徑。
23.一種控制反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)；確定在所述的反應系統(tǒng)中的所有組分的譜型；確定在所述反應系統(tǒng)中所有所需的反應產(chǎn)物的譜型；確定至少一種將使用的應用光譜能量譜型，以得到所有的所需反應產(chǎn)物；及應用所述的至少一種應用光譜能量譜型。
24.一種在反應系統(tǒng)中控制反應途徑的方法，包括確定第一反應途徑的反應系統(tǒng)中所有組分的光譜能量譜型；確定第一反應途徑的所有所需的反應產(chǎn)物的光譜能量譜型；確定第二反應途徑的反應系統(tǒng)中所有組分的光譜能量譜型；確定第二反應途徑的反應系統(tǒng)中所有組分的光譜能量譜型；確定第一光譜能量催化劑以實現(xiàn)所述的第一反應途徑；確定第二光譜能量催化劑以實現(xiàn)所述的第二反應途徑；及選擇應用所述的第一光譜能量催化劑和第二光譜能量催化劑，以按照所述的第一和第二反應途徑中的每一種進行反應。
25.一種用光譜能量譜型催化反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一種選自反應物、瞬變體和中間體的成員；及以足夠時間和足夠強度應用至少一種光譜能量譜型，以穩(wěn)定至少一種選自至少一種瞬變體和至少一種中間體的成員，生成至少一種所需的產(chǎn)物。
26.一種用至少一種光譜能量譜型催化反應系統(tǒng)的方法，包括形成反應系統(tǒng)，其包括至少一種瞬變體；及應用所有的所需光譜能量譜型，以穩(wěn)定在所需的反應途徑中的所有瞬變體。
全文摘要
本發(fā)明涉及催化劑領域,具體涉及通過在反應體系中使至少一種光譜能量譜型用作光譜催化劑或光譜能量催化劑的方法。本發(fā)明公開了模擬各種環(huán)境的反應條件下反應體系中多種催化劑的多種作用原理,以及通過采用一個或多個環(huán)境的反應條件模擬、至少部分模擬一個或多個環(huán)境的反應條件的方法。本發(fā)明還公開了用于涉及設計或確定反應體系中所用的合適物理催化劑的方法。采用本發(fā)明的方法,可更精確地控制反應過程,提高反應的效率和選擇性。
文檔編號B01J19/12GK1388828SQ01802715
公開日2003年1月1日 申請日期2001年9月11日 優(yōu)先權日2000年9月11日
發(fā)明者朱莉安娜·H·J·布魯克斯, 本特利·J·布盧姆 申請人:伯克希爾實驗室公司