液相中的化學(xué)反應(yīng)并非在局域位置發(fā)生，而是會對周圍的溶劑（距離達到數(shù)十至數(shù)百的溶劑）產(chǎn)生影響。
2020年7月31日，韓國蔚山基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS）Steve Granick等通過脈沖場梯度NMR方法對15種在室溫標(biāo)準(zhǔn)大氣壓中進行的有機化學(xué)反應(yīng)中的溶劑擴散隨反應(yīng)條件變化情況。
在一些化學(xué)反應(yīng)過程中發(fā)現(xiàn)，分子運動速度明顯高于正常條件的布朗擴散，填補了以往對化學(xué)反應(yīng)過程中化學(xué)反應(yīng)對周圍環(huán)境的影響的未知：
反應(yīng)物的遷移率和周圍的溶劑相互作用的過程中，當(dāng)釋放反應(yīng)能量的速率高于某個臨界值，一些化學(xué)反應(yīng)中能夠在溶劑中產(chǎn)生比布朗擴散更快的擴散速率，能夠?qū)χ車鷧^(qū)域多達數(shù)百個溶劑產(chǎn)生影響。該過程展現(xiàn)了一種微觀能量耗散的方式：將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為動能，該過程可能引發(fā)分子機器領(lǐng)域的進一步發(fā)展。
質(zhì)疑
2021年1月15日，馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所Peer Fischer、悉尼新南威爾士大學(xué)Jonathon E. Beves等質(zhì)疑該結(jié)論，并且選擇其中擴散現(xiàn)象最明顯的反應(yīng)進行說明。
Peer Fischer、Jonathon E. Beves等認為作者的確在測試數(shù)據(jù)中避免了對流偽影可能導(dǎo)致的數(shù)據(jù)問題，但是忽略了非擴散性因素對信號強度引起的干擾，分析作者的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)同一個分子中的兩種質(zhì)子擴散常數(shù)的區(qū)別高達30 %，說明測試方法可能存在問題。
原文作者在實驗中使用一種沿著NMR核磁管的方向施加一個空間分辨的梯度變化磁場，但是Peer Fischer、Jonathon E. Beves等發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用遞減的梯度變化磁場時，可能產(chǎn)生相反的結(jié)論（圖1）。而且這兩種測試方法都存在較高誤差，導(dǎo)致結(jié)論可能錯誤，因為遞增梯度變化磁場/遞減梯度變化磁場分別導(dǎo)致擴散常數(shù)產(chǎn)生較高的正、負偏差。只有當(dāng)在測試過程中使用無序梯度，才能得到比較準(zhǔn)確的擴散常數(shù)。
圖1.不同測試條件中可能導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差
進一步的，他們分別在增加、降低、隨機變化磁場中考察和作者類似的條件中的測試結(jié)果，認為三種情況中擴散常數(shù)隨反應(yīng)時間的變化規(guī)律互不相同（圖2），因此認為原文作者的結(jié)論完全不可靠。
圖2.擴散常數(shù)隨時間變化情況測試（分別使用遞增磁場、遞減磁場、隨機變化磁場）
回應(yīng)
同一天，作者在Science對此進行回應(yīng)：通過補充不同磁場條件中的測試結(jié)果，可以證明原文的測試結(jié)果沒有問題，作者驗證了在磁場遞增、遞減、隨機變化過程中的測試結(jié)果和結(jié)論是一致的。
圖3. 作者回應(yīng)的數(shù)據(jù) （A）隨機磁場條件中的擴散常數(shù)和遞增磁場條件相符 （B-C）隨機變化磁場、遞增、遞減磁場三種不同測試條件中的結(jié)果一致：（B）對于擴散速率不變的參數(shù)（C）擴散速率改變的擴散速率參數(shù)
現(xiàn)在原文作者給出了令人信服的數(shù)據(jù)，但是質(zhì)疑者同樣在相同條件中進行測試，卻給出了不同結(jié)論？
究竟誰是對的，感覺還會有下輪交鋒？
無論如何，這才是科學(xué)該有的樣子！
參考文獻：
Huan Wang, Myeonggon Park, Ruoyu Dong, Junyoung Kim, Yoon-Kyoung Cho, Tsvi Tlusty,Steve Granick, Response to Comment on “Boosted molecular mobility during common chemical reactions”, Science 2021, 371 (6526), eabe8678
DOI: 10.1126/science.abe8678
https://science.sciencemag.org/content/371/6526/eabe8678
Jan-Philipp Günther, Lucy L. Fillbrook, Thomas S. C. MacDonald, Günter Majer, William S. Price, Peer Fischer?, Jonathon E. Beves?, Comment on “Boosted molecular mobility during common chemical reactions”, Science 2021, 371 (6526), eabe8322
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Huan Wang, Myeonggon Park, Ruoyu Dong, Junyoung Kim, Yoon-Kyoung Cho, Tsvi Tlusty, Steve Granick*, Boosted molecular mobility during common chemical reactions, Science 2020, 369, 537-541
DOI：10.1126/science.aba8425
https://science.sciencemag.org/content/369/6503/53
