Химия и энергетика

• Нетепловые энергетические агенты — воздействие на вещество энергии, не связанной с повышением температуры, например, ионизирующее излучение или ультразвук.
• Возбуждённые состояния — атомы или молекулы с энергией выше основного состояния, способные вступать в уникальные реакции.
• Ионизация — процесс образования ионов из нейтральных атомов или молекул под действием высокоэнергетических частиц или излучения.
• Релаксация — процесс возвращения системы из возбуждённого состояния в равновесное.

Изучает химические и физико-химические изменения под воздействием ионизирующего излучения (альфа-, бета-частицы, гамма-, рентгеновское излучение, нейтроны). Являясь разделом химии высоких энергий, радиационная химия включает в себя изучение кинетики и механизмов химических реакций с высокой концентрацией частиц с избыточной энергией^[1].

Важна для понимания процессов в ядерных реакторах и радиационной стерилизации. Методы и явления, изучаемые радиационной химией применяются в атомной энергетике, радиохимической промышленности, радиационное материаловедение, ядерной медицине и радиоэкологии^[2].

Исследует связь между ядерными и физико-химическими свойствами веществ. Основными направлениями являются: исследование ядерных реакций, синтез радионуклидов и новых химических элементов. Находится на стыке таких наук, как ядерная физика, радиохимия и химическая физика.

Исследует реакции под действием электромагнитного излучения (ближнего УФ, видимого, ближнего ИК). Основой является взаимодействие молекул с фотонами, приводящее к фотохимическим превращениям. Основными направлениями фотохимии являются изучение фотопревращений, фотохимический синтез, изучение механизмов фотохимических реакций.

Применяется в фотографии, фотолитографии, фотополимеризации, преобразовании солнечной энергии в химическую и др. Фотохимические процессы являются основой фотосинтеза, который осуществляет существование жизни на Земле^[3].

Использует когерентное лазерное излучение для возбуждения специфических реакций с высокой степенью контроля. Позволяет выборочно воздействовать на определённые химические связи и влиять на протекание химических процессов во всех фазовых состояниях.

Лазерная химия включает в себя лазерную термохимию, инфракрасную лазерную фотохимию, лазерную фотохимию и лазерную фемтохимию.

Изучает процессы в плазме — ионизированном газе с высокой концентрацией ионов и электронов, взаимосвязи физических и химических явлений в ней. Плазмохимия тесно связана с атомной физикой, оптикой, термодинамикой, физикой твёрдого тела, физической химией, химической физикой, физикой газовых разрядов и др.

Применяется в производстве полупроводников, нанесении тонких плёнок и обработке поверхностей, синтезе соединений, производстве наноматериалов, получении защитных покрытий, в энергетике, в медицине и биологии^[4].

Исследует реакции, протекающие под действием механических сил, таких как измельчение или ультразвуковые колебания. Позволяет осуществлять синтез без растворителей и при низких температурах.

Изучает взаимодействия мощных акустических волн с веществом, при которых возникают химические и физико-химические эффекты. Применяется в химии, нефтехимии, биотехнологии, экологии и др.

• Радиолиз — разложение веществ под действием излучения, например, радиолиз воды приводит к образованию свободных радикалов: ${\displaystyle \mathrm {H_{2}O{\xrightarrow {\gamma }}\bullet OH+\bullet H} }$.
• Сонолиз — химические эффекты ультразвукового воздействия, вызывающие кавитацию и образование высокореакционноспособных частиц.
• Химия горячих атомов — реакции с участием атомов, обладающих избыточной кинетической энергией, возникающих при ядерных превращениях.

• Создание новых материалов — синтез полимеров и композитов с особыми свойствами.
• Очищение окружающей среды — разложение загрязнителей с помощью фотокатализа или радиационной обработки.
• Медицина — стерилизация инструментов и разработка новых методов лечения с использованием радиации и лазеров.
• Энергетика — исследования в области термоядерного синтеза и альтернативных источников энергии.

Химия высоких энергий играет ключевую роль в современной науке и технологии, позволяя изучать и использовать процессы, недоступные при обычных условиях. Понимание этих процессов открывает новые возможности в разработке материалов, энерготехнологиях и медицинских приложениях, способствуя прогрессу в различных отраслях промышленности и науки.