光谱化学的制作方法

专利名称：光谱化学的制作方法
技术领域：
本发明涉及新方法，该方法通过例如在反应体系中使至少一种光谱能量谱型(例如至少一个包含至少一种电磁辐射频率的光谱谱型)暴露一个或多个参与者来影响、控制和/或定向反应途径(例如有机、无机、生物或其它反应)，该谱型能用来对应至少一部分的光谱催化剂或光谱能量催化剂。本发明还涉及模拟各种环境的反应条件下反应体系中多种催化剂的多种作用机理。本发明通过采用一个或多个光谱环境反应条件进一步公开了模拟、至少部分模拟一个或多个环境的反应条件的方法。具体而言，本发明公开了获取例如施加的能量和物质(如固体、液体、气体、等离子体和/或其组合或其部分)间能量频率匹配的不同方法，通过考虑反应体系中的多种能量因素，使能量转移至例如反应体系中的至少一个参与者。本发明还公开了用于设计或确定反应体系中所用的合适物理催化剂的方法。
背景技术：
化学反应由能量驱动。能量以众多不同形式出现，包括化学、热、机械、声学和电磁。各类能量的多种特征被认为是以不同方式为驱动化学反应作贡献。不管涉及的能量类型，化学反应不可否认和逃脱不掉地与能量转移和组合缠绕在一起。因此了解能量对了解化学反应是至关重要的。
通过将能量以热、机械、声学和/或电磁形式加入到反应介质中，或通过物理催化剂转化能量的方法能控制和/或定向化学反应。这些方法通常能量不是那么有效并能产生例如不需要的副产物、分解所要求的瞬变体和/或中间体和/或活化的络合体和/或不足量的优选反应产物。
一般认为化学反应是由反应分子间的碰撞产生的。根据化学动力学的碰撞理论，已预期反应速率与每秒分子碰撞数成正比。
速率α碰撞数/秒此种简单的关系解释了反应速率依赖于浓度。此外，很少有例外，人们认为由于碰撞增加，反应速率随着温度提高而增加。
反应速率常数k的关系式能用下列等式表示，即公知的Arrhenius公式k＝Ae-Ea/RT其中Ea是反应的活化能，是启动化学反应所需的最低能量，R是气体常数，T是绝对温度，e表示以自然对数为底。A代表碰撞速率并表示速率常数与A成正比，并因此与碰撞速率成正比。进一步，由于指数Ea/RT前是负号，因此，速率常数随着活化能提高而降低，并随着温度提高而提高。
一般情况下，只有一小部分碰撞分子，通常是运动最快的分子具有足够的动能超过活化能，因此现能解释随着温度升高速率常数k增加。由于在较高温度下存在更多的高能分子，因此在较高温度下产物形成的速率也较高。但是随着温度升高，反应体系将引入许多问题。随着热激发，其它竞争过程如键裂可能在达到所需能量态之前发生。同样，有许多分解产物经常生成极具反应性的片段，但由于热力学的不稳定性它们的寿命如此之短，以至于优选反应可被抑制。
辐射能或光能是可加入反应介质中的另一种形式能，也有一些负作用，但与热能所产生的负作用是不同(或相同)的。体系中加入辐射能产生电子激发分子，其能够进行化学反应。
所有电子都在稳定轨道中的分子被认为是在电子基态。这些轨道可以是成键轨道或是非成键轨道。如果一个合适能量的光子与分子碰撞，光子可被吸收，其中一个电子可激发到具有更高能量的空轨道上。电子激发导致价电子在空间重新分布，同时核内构型发生变化。由于化学反应在很大程度上受控于这些因素，所以电子激发分子进行的化学反应与电子处于基态的分子所进行的反应截然不同。
光子能量依据其频率或波长定义，E＝hγ＝hc/λ其中E代表能量；h代表Plank常数，6.6×10-34J秒；γ是辐射频率，秒-1；c是光速；以及λ是辐射波长。当光子被吸收时，其所有能量赋予吸收的物种。吸收后的初期行为依赖于入射光的波长。光化学研究光子，其能量位于电磁光谱的紫外区域(100-4000)和可见区域(4000-7000)。这些光子基本上是电子激发分子的起因。
由于分子在吸收光后获取了电子能量，在热激发体系中相遇的不同的势能表面发生反应。然而，采用已知光化学技术存在一些缺点，即因为采用宽带频率由此导致不需要的副反应、不适当的试验和低的量子产率。下列专利显示了一些良好的光化学实例。
特别是颁布给Cooper等的美国专利5174877(1992)公开了用于光催化处理液体的装置。尤其公布了紫外光辐射所制得的淤浆表面以活化淤浆中所含颗粒的光催化特性，淤浆的透明度影响了例如辐射吸收。此外，文中讨论了适合取得所需光催化活性的不同频率。
另外，颁布给Brumer等的美国专利4755269(1998)公开了用于在已知能量水平离解各种分子的光离解方法。尤其是公开了可能的不同离解途径以及由于选择某种电磁辐射的不同频率能跟随出现不同的途径。进一步公开了所用电磁辐射的振幅对应着制得产物的量。
不同物种的选择性激发显示在下列三个专利中。具体而言，Rich等美国专利4012301(1977)公开了汽相化学反应，这些反应采用对应于连续流动反应物物种的振动方式被选择性地激发。尤其是连续波激光发射出被反应物物种振动方式吸收的辐射。
颁布给Wan等的美国专利5215634(1993)公开了将甲烷选择性地转化成所需的氧化态。尤其是甲烷在催化剂存在下被脉冲微波辐射将反应物转化成所需的产物。公开的物理催化剂包括镍，微波辐射采用约1.5-3.0GHz的范围。
颁布给Suib等的美国专利5015349(1991)公开了用于裂化烃生成裂化反应产物的方法。公开了烃流暴露于微波能量下产生低功率密度微波放电等离子体，其中将微波能量调整以获得所需的结果。微波能量所需的特定频率公开为2.45GHz。
物理催化剂在本领域中是熟知的。具体而言，物理催化剂是一种改变化学反应速率而在最终产物中又不出现的物质。已知一些反应能因一些反应结束后本身保持不变的物质的存在而加速或受控。通过相对于不需要的反应增加所需反应的速度，使得与不需要的副产物比较，所需产物的形成能达到最大。通常只需要痕量的物理催化剂来加速反应。也已观察到某些物质，假如加入痕量，能降低反应速率。这看起来是反催化，可实际上减慢反应速率的物质被称为负催化剂或毒物。已知的物理催化剂经历一个循环，其中它们使用和再生以便能够一次又一次地使用。物理催化剂通过为反应提供另一条途径而发挥作用，其能比没有物理催化剂时具有较快或较慢的反应速率。在反应结束时，由于物理催化剂能复原，所以看起来物理催化剂不参与反应。但物理催化剂必定在某种程度上参与了反应，否则反应速率不会改变。催化作用历史上已最早由Ostwald于约18世纪后期提出的五个基本步骤代表；1.扩散到催化部位(反应物)；2.在催化部位(反应物)形成键；3.催化剂一反应物络合体的反应；4.在催化部位键裂化(产物)和5.从催化部位扩散(产物)。
催化作用的精确机理在本领域中是未知的，但已知物理催化剂能加速反应，否则反应发生将太慢而无实际意义。
已知的工业催化剂涉及许多问题首先，物理催化剂不仅能丧失效率而且丧失选择性，之所以如此是由于例如过热或催化剂的污染；其二，许多物理催化剂包括昂贵的金属如铂或银并且只有有限的寿命周期，一些催化剂难以再生，贵重金属不容易回收。还有许多与物理催化剂相关的物理限制，使得它们在许多反应中不是理想的参与者。
因此，需要的是了解催化过程，以便通过更精确地控制众多现已存在的反应过程以及开发完全新型的反应途径和/或反应产物巧妙地完成生物处理、化学处理和工业加工等。这些了解的例子包括没有下列缺点的催化反应方法(1)已知的物理催化剂；(2)使用比现有技术教导具有更高的特效性的能量，这些现有技术使用不理想的热和电磁辐射方法并导致众多的无效性。
发明概述定义为本发明目的，说明书和权利要求书中出现的下列术语和表达欲具有下列含义如本发明所用的“活化络合物”表示在描述反应物转化为反应产物的反应分布图中对应着最大值的原子(带电或中性)集合体。本定义中反应物或反应产物可以是包括一个以上步骤的整个转化中的中间体。
如本发明所用的“应用光谱能量谱型”表示下列全部(a)所有外部施加的光谱能量谱型；和/或(b)输入反应体系中的光谱环境反应条件。
如本发明所用的“催化光谱能量谱型”表示物理催化剂的至少一部分光谱能量谱型，当以光束或场形式施加到反应体系中时，其能催化反应体系。
如本发明所用的“催化光谱谱型”表示物理催化剂的至少一部分光谱谱型，当施加到反应体系时，其能通过下列方式催化反应体系a)完全代替物理化学催化剂；b)通过与物理化学催化剂一致的作用增加反应速率；c)通过用作负催化剂降低反应速率；或d)改变反应途径以形成特定的反应产物。
如本发明所用的“直接共振靶向”表示通过至少一个下列光谱能量提供物将能量施加到反应体系中光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、应用光谱能量谱型和光谱环境反应条件，以获取与至少一种下列物质形式的直接共振反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器、和/或其混合物或组分，所述光谱能量提供物通过与其至少一种频率相互作用，但排除所述反应物中的电子和振动频率，向至少一种所述物质形式提供能量，从而生成至少一种所需的反应产物和/或以所需的反应速率生成至少一种所需反应产物。
如本文所用的“环境反应条件”表示并包括常规的反应变量如温度、压力、催化剂的表面积、物理催化剂大小和形状、溶剂、物理催化剂载体材料、毒物、助催化剂、浓度、电磁辐射、电场、磁场、机械力、声场、反应容器大小、形状和组成及其组合等，其可存在并能正影响或负影响反应体系中的反应途径。
如本文所用的“频率”表示一个物理事件(如波、场和/或运动)在单位时间(如1秒；和1个周期/秒＝1Hz)内经历一个完整周期偏离平衡值的次数。偏离平衡能是正的和/或是负的，并能是例如对称的、非对称的和/或与平衡值成比例的。
如本文所使用的“谐波靶向”表示通过至少一种下列光谱能量提供物将能量施加到反应体系中光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、应用光谱能量谱型和光谱环境反应条件，以获取与至少一种下列物质形式谐振反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器、和/或其混合物或组分，所述光谱能量提供物通过与其至少一种频率相互作用，排除所述反应物中电子和振动频率，向至少一种所述物质形式提供能量，从而生成至少一种所需的反应产物和/或以所需的反应速率生成至少一种所需反应产物。
如本发明所用“中间体”表示分子、离子和/或原子，其存在于反应途径或反应分布图中介于反应物和反应产物之间。其对应于反应物和反应产物间反应的反应分布图中的最小值。包含中间体的反应通常是分步反应。
如本发明所用的“非谐波外差式靶向”表示通过至少一种下列光谱能量提供物将能量应用到反应体系中光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、应用光谱能量谱型和光谱环境反应条件，以获取与至少一种下列物质形式非谐波外差式共振反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器、和/或其混合物或组分，所述光谱能量提供物通过与其至少一种频率相互作用向至少一种所述物质形式提供能量，从而生成至少一种所需的反应产物和/或以所需的反应速率生成至少一种所需反应产物。
如本发明所用的“参与物”表示反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、助催化剂、毒物和/或包含分子、离子和/或原子(或其组分)的反应产物。
如本发明所用的“反应物”表示反应体系中的初始物质或初始组分。反应物能是任何无机、有机和/或生物原子、分子、离子、化合物、物质和/或其类似物。
如本发明所用的“反应坐标”表示分子/原子间或分子/原子内构型变体，其变化对应于反应物转化为反应产物。
如本发明所用的“反应途径”表示导致形成反应产物的那些步骤。反应途径可包括中间体和/或瞬变体和/或活化络合物。反应途径可包括一些或所有反应分布图。
如本发明所用的“反应产物”表示包含反应物的任何反应产物。反应产物可具有与反应物不同的化学组成或基本近似(或完全相同)的化学组成，但表现出不同的物理或结晶结构和/或相。
如本发明所用的“反应分布图”表示在反应物转化为反应产物过程中能量(如分子势能、摩尔焓或自由能)对反应坐标作图。
如本发明所用的“反应体系”表示下列涉及任何反应途径的物质的组合反应物、中间体、瞬变体、活化络合物、物理催化剂、毒物、助催化剂、光谱催化剂、光谱能量催化剂、反应产物、环境反应条件、光谱环境反应条件、应用光谱能量谱型等。
如本发明所用的“所得到的能量光谱谱型”表示反应体系中介于应用光谱能量谱型和所有参与物和/或组分间的全部能量相互作用。
如本发明所用的“光谱催化剂”表示电磁能量，其充当反应体系中的催化剂，例如具有影响、控制或定向反应途径的光谱谱型的电磁能量。
如本发明所用的“光谱能量催化剂”表示能量，其充当反应体系中的催化剂，具有影响、控制和/或定向反应途径的光谱能量谱型。
如本发明所用的“光谱能量谱型”表示由一种或多种能量和/或组分形成的光谱谱型，所述能量和/或组分被分子、离子、原子和/或其组分所发射或吸收，和/或光谱谱型存在于分子、离子、原子和/或其组分附近和/或内部。
如本发明所用的“光谱环境反应条件”表示至少一种频率和/或场，其模拟了反应体系中至少一种环境反应条件的至少一部分。
如本发明所用的“光谱谱型”表示原子或分子激发后由一个或多个发射或吸收的电磁频率形成的光谱谱型。光谱谱型可由任何已知的光谱学技术形成。
如本发明所用的“靶向”表示通过至少一种下列光谱能量提供物将能量施加到反应体系中光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、应用光谱能量谱型和光谱环境反应条件，以获取与至少一种下列物质形式直接共振和/或谐振和/或非调谐外差式共振反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体、反应容器、和/或其混合物或组分，所述光谱能量提供物通过与其至少一种频率相互作用，向至少一种所述物质形式提供能量，从而生成至少一种所需的反应产物和/或以所需的反应速率生成至少一种所需反应产物。
如本发明所用的“瞬变体”表示存在于反应途径或反应分布图中介于反应物和反应产物间的任何化学和/或物理形态。
本发明克服了与在各种不同环境中使用多种已知物理催化剂有关的许多不足。更重要的是本发明第一次公开多种新光谱能量技术，这里有时称为光谱化学，这些技术能用于许多反应，包括很基本的反应，这些反应可以在基本无限制的多领域中如愿地发生或允许发生。这些光谱能量技术能用于例如任何类型的生物反应(即植物和动物)、物理反应、化学反应(即有机或无机)、工业反应(即任何大规模或小规模的工业反应)和/或任何型式的能量反应等。
这些新光谱能量技术(现称光谱化学)的取得是可能的，这是由于本发明所含的基本发现公开了用于例如在两个实体间实现能量转移的各种方法。本发明指出两个实体(如一个实体与另一个实体分享能量)间能量转移的关键是当频率匹配时能量转移。例如两种不同物质形式的光谱能量谱型的频率匹配；或以光谱能量催化剂形式带有能量的物质的光谱能量谱型的频率匹配。两个实体可都包括物质(固体、液体、气体和/或等离子体和/或其混合物和/或其组分)，两者皆包含各种形式能量，或一种包括各种形式能量和另一种包括物质(固体、液体、气体和/或等离子体和/或其混合物和/或其组分)。
更具体地，所有物质都能以光谱能量谱型来表示，其在外观上可以是非常简单到很复杂，这取决于例如物质的复杂性。光谱能量谱型的一个实例就是外观上同样也相当简单到相当复杂的光谱谱型，其取决于，例如物质的复杂性，在以光谱谱型表示的物质情况下，如果例如两种物质形式的光谱谱型匹配，至少部分匹配，或使其至少部分能匹配或重叠(例如包含一个或多个电磁频率的光谱曲线或光谱谱型可相互重叠)，物质间能相互交换能量。一般而言，不是在所有情况下，光谱谱型重叠越多(因此，包含光谱谱型的频率重叠越多)，能量转移的量就越多。同样，例如如果至少一种形式的能量光谱谱型与某物质光谱谱型能至少部分地引起匹配或重叠，则能量也将转移给该物质。因而，通过促成频率匹配能将能量转移给物质。
如本发明其它地方所讨论，在真空中能量(E)、频率(γ)和波长(λ)以及光速(c)通过例如下列等式相关联E＝hγ＝hc/λ当对应于至少第一种物质形式的一个频率或一组频率能与对应于至少第二种物质形式的一个频率或一组频率引起匹配时，能量就能在物质的不同形式间转移，并允许至少一些相互作用和/或包括两种不同物质形式中的至少一种反应发生。例如，物质的固体、液体、气体和/或等离子体(和/或其混合物和/或其部分)形式能相互作用和/或反应并形成所需的反应产物或结果。为了发生所需的相互作用和/或反应可能实行上述物质形式的任何组合(如固体/固体、固体/液体、固体/气体、固体/等离子体、固体/气体/等离子体、固体/液体/气体等，和/或其混合物和/或其部分)。
进一步，在例如反应体系中，沿着所需的反应途径，通过以如催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、光谱能量谱型、光谱能量催化剂、光谱谱型、光谱催化剂、光谱环境反应条件和/或其组合的形式(上述的形式能共同产生应用光谱能量光谱谱型)施加能量，物质(例如固体、液体、气体和/或等离子体和/或其混合物和/或其部分)能被引发或受影响与其它物质和/或其部分相互作用和/或反应。
在这些情况下，当应用光谱能量谱型导致例如反应体系中一种或多种物质形式的光谱能量谱型发生某种类型变更时，可引发相互作用和/或反应。该多种物质形式包括反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器、和/或其组分的混合物。例如，当合适地靶向例如反应体系中的参与物和/或组分时，应用光谱能量提供物(即至少一种下列物质光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、应用光谱能量谱型和光谱环境反应条件)能导致生成一个或多个参与物，和/或与一个或多个参与物产生理想的相互作用。具体而言，应用光谱能量提供物能被靶向以实现很特定的所希望结果和/或反应产物和/或以所需速率生成的反应产物。通过直接共振方法(即直接共振靶向)、谐波共振方法(即谐波靶向)和/或非调谐外差式共振方法(即非谐波外差式靶向)，能产生靶向。光谱能量提供物能被靶向与例如至少一种频率的原子或分子相互作用，包括但不限于电子频率、振动频率、转动频率、转动一振动频率、细分裂频率、超细分裂频率、磁场诱导频率、电场诱导频率、自然振动频率和其所有组分和/或其部分(本发明下文将更详细讨论)。这些方法可导致例如模拟反应体系中物理催化剂的至少一种作用机理。例如，在一些情况下，可通过采用单一应用光谱能量光谱谱型靶向到单一的参与物来实现理想的结果；而在其它情况下，一种以上的应用光谱能量谱型可通过例如多种方法靶向到单一参与物或多种参与物。具体而言，可将直接共振靶向、调谐靶向和非调谐外差式靶向进行组合与原子和/或分子中发生的一个或多个频率相互作用，这一组合可按序或基本上连续使用。另外，在某些情况下，光谱能量提供物靶向可导致反应体系中主要在较高的能量水平的一种或多种不同物质形式的多种相互作用。
本发明进一步认识和解释了当采用光谱能量催化剂如光谱催化剂时，各种环境反应条件能影响反应体系中的反应途径。为了获得反应中理想的结果(如在一种或多种理想的反应途径中的理想的反应产物)和/或相互作用，本发明教导了特别的方法，用于控制各种环境反应条件。本发明进一步公开了应用光谱能量方法，其通过采用至少一种例如光谱环境反应条件而允许模拟，至少部分模拟理想的环境反应条件。因而，环境反应条件能受控并用于与至少一种光谱能量光谱谱型的组合中以实现所需的反应途径。此外，惯例采用的环境反应条件通过用至少一种光谱环境反应条件补充和/或代替传统的环境反应条件，能以理想的方式修改(如采用降低的温度和/或降低的压力)。
本发明也提供了一种方法，用于确定理想的物理催化剂(即包括以前已知的物质或以前不知道可具有物理催化剂功能的物质)，其能在反应体系中用于获取所需的反应途径和/或所需的反应速率。在这方面，本发明可以为一个特定的反应体系提供一个物理和/或光谱催化剂配方，在所述特定反应体系中以前不存在物理催化剂。在本发明的实施方案中，光谱能量谱型由本发明技术确定或计算，并且相对应的物理催化剂能被提供或制备，并在其后包括在反应体系中以生成经计算要求的光谱能量谱型。在某些情况下，如果认为单一物理物种不足，能采用一个或多个现存的物理物种或以合适的方式组合，从而获得合适的经计算的光谱能量谱型以实现所需的反应途径和/或所需的反应速率。这些催化剂能单独使用，与其它物理催化剂、光谱能量催化剂、受控环境反应条件和/或光谱环境反应条件组合使用，从而实现所需得到的能量谱型和必然的反应途径和/或所需的反应速率。
本发明公开了全篇所陈述的基本主题的许多不同变换，即当频率匹配的时候能量转移。应当理解这些许多不同变换能单独使用以获取所需的结果(如所需的反应途径和/或所需的反应速率)，或能用于无限制的变换组合，从而取得所需的结果(如所需的反应途径和/或所需的反应速率)。然而，与所有这些看似复杂的变换和组合共同的是本发明第一次提出的基本认识是为了控制或能够进行任何反应，只要两实体频率匹配(如光谱谱型重叠)，能量就能转移。如果能量转移，理想的相互作用和/反应就能产生。
此外，这个概念也能反过来使用。具体而言，如果因为频率匹配反应发生，那么通过使频率不再匹配或至少使匹配降低到较低程度，反应能减慢或停止。在这方面，修改和/或应用一个或多个反应体系组分(如环境反应条件、光谱环境反应条件和/或应用光谱能量谱型)使频率匹配达到最低、降低或消除频率匹配。这也使得反应轻而易举地开始和终止，从而为无数反应提供新型控制。
为简化本发明的内容和理解，在“发明概述”和“优选实施方案详述”中采用了特定的类目和章节。然而，应理解这些类目不是相互排斥的，而且有些部分存在重叠。因此，这些人为采用的章节不应用来试图限制本发明由权利要求书所限定的保护范围。I.波能一般来说，通过应用热和增加反应体系温度，热能传统地用来驱动化学反应。加入热增加了化学反应物的动(运动)能。已相信具有更多动能的反应物运动更快和更远，并且更可能参与化学反应。同样机械能通过搅拌和运动化学品增加它们的动能因而增加了其反应性。加入机械能通常通过增加动能而提高了温度。
声能作为有序的机械波应用到化学反应中。由于其机械特性，声能能增加化学反应物的动能，并且也能提升它们的温度。电磁(EM)能由电波和磁场组成。电磁能也可增加反应体系中的动能和热。其也可对一些反应中的电子轨道或振动运动赋予能量。
声能和电磁能都由波组成。能量波和频率具有一些有趣的特性，并可以一些有趣的方式组合。波能转移和组合的方式大部分依赖于频率。例如，有两个能量波，每个具有相同的振幅，但一个频率为400Hz，另一个频率是100Hz，当两者被引发相互作用时，波将组合，它们的频率将相加，产生新频率500Hz(即“和”频率)。但它们组合时波频率也将相减产生频率300Hz(即“差”频率)。所有波能量通常以这种方式加减，并且这种加减法称为外差式。外差式常见结果大多与音乐中的和声学类似。外差式的重要性将在本发明下文中更详细讨论。
对本发明重要的另一个概念是波相互作用或干涉。尤其是已知波能相长和相消地相互作用。这种现象在测定应用光谱能量谱型中是重要的。

图1a-1c显示两个不同入射的正弦波1(图1a)和2(图1b)，这两个波对应于能应用到反应体系中的具有两个不同波长λ1和λ2(因而不同频率)的两个不同光谱能量谱型。假定图1a的能量光谱谱型对应电磁光谱谱型，而图1b对应光谱环境反应条件。每个正弦波1和2都不同的描述了其单独运动的微分方程。然而，当弦波组合生成加法波1+2(图1c)时，所得的复合微分方程，其描述了全部组合能量(即应用光谱能量谱型)，实际导致某些输入能量在某些时间点是高的(即由较高波幅所显示的相长干涉)，而在某些时间点是低的(即由较低波幅所显示的相消干涉)。
具体而言，“X”部分代表波1的电磁光谱谱型与波2的光谱环境反应条件具有相长干涉的面积，而“Y”部分代表两个波1和波2具有相消干涉的面积。依赖于“X”部分是否对应于理想的或不理想的波长、频率或能量(如引发反应体系中应用光谱能量光谱谱型与例如一个或多个参与物和/或组分发生正的或负的相互作用)，“X”部分能增强反应体系中正作用或负作用。相类似，依赖于“Y”部分是否对应于理想的或不理想的波长、频率或能量，“Y”部分可对应于正作用或负作用的有效丧失。
从这种特别的分析中应清楚相长干涉(即点“X”)能使例如反应体系中的正作用和负作用都最大化。因此，该简化的例子表明通过将例如来自光谱谱型的某些频率与一个或多个来自例如至少一个光谱环境反应条件的其它频率组合，实际应用到反应体系中的应用光谱能量光谱谱型能是相长干涉和相消干涉的组合。因此，在选择合适的要应用到反应体系中的光谱能量光谱谱型时，这些因素也应考虑到。在这方面，注意到实践中有许多理想的入射波长能应用到反应体系中。此外，也应清楚波相互作用的效果包括，但不限于外差式、直接共振、间接共振、加法波、减法波、相长或相消干涉等。进一步，如本发明下文详细讨论，附加效应如电子效应和/或磁场效应也能影响光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)。II.光谱催化剂和光谱学在具有特定光谱能量光谱谱型(如光谱谱型或电磁光谱谱型)的光谱能量催化剂帮助下，能有利地影响和定向多种反应，所述光谱能量催化剂转移预定量的靶能量以便启动、控制和/或促进反应体系中理想的反应途径和/或理想的反应速率。本节较详细讨论光谱催化剂并解释反应体系中采用光谱催化剂的的各种技术。例如，光谱催化剂能用于反应体系中代替和提供额外的能量，所述能量一般由物理催化剂提供。光谱催化剂能实际模拟或拷贝物理催化剂的作用机理。光谱催化剂能充当正催化剂增加反应速率或充当负催化剂或毒物降低反应速率。进一步，通过在光谱催化剂采用物理催化剂和光谱催化剂两者反应体系中能增强物理催化剂。光谱催化剂能提高物理化学催化剂的活性。光谱催化剂还能部分代替特定量的物理催化剂，由此降低许多工业反应中物理催化剂的高额费用。
本发明中，光谱能量催化剂以足够长时间足以启动和/或促进和/或定向化学反应的数量(例如遵照特定反应途径)来提供靶能量(例如包含特定频率或频率组合的电磁辐射)。在任意时间点应用到反应体系中的全部靶能量组合被称为应用光谱能量谱型。应用光谱能量光谱谱型可包含单一光谱催化剂、多种光谱催化剂和/或其它光谱能量催化剂。随着靶能量吸收进反应体系(例如来自光谱催化剂的电磁能量)，反应物可被引发进入一个或若干个反应途径包括能量转移，其能例如通过促成频率匹配激发电子到较高的能量状态以启动化学反应；使可参与化学反应的反应物离子化或离解；稳定反应产物；赋予进入反应途径的中间体和/或瞬变体和/或活化络合物能量和/或使其稳定；和/或促使反应体系中的一个或多个组分具有至少部分重叠的光谱谱型。
例如，在简单的反应体系中，如果化学反应提供至少一种反应物“A”准备转化成至少一种反应产物“B”，可采用物理催化剂“C”。相反，物理催化剂“C”的催化光谱能量光谱谱型的一部分(例如本节中催化光谱谱型)可以例如电磁束形式施用以催化反应。
CA→B物质A和B频率未知，C频率30Hz；因此，物质A+30Hz→物质B本发明中，例如物理催化剂“C”的光谱谱型(如电磁光谱谱型)能采用已知的光谱学方法测定。采用光谱学仪器，物理催化剂的光谱谱型在与那些发生在使用物理催化剂的反应体系中(例如光谱能量光谱谱型以及光谱谱型能由环境反应条件所影响，如本发明下文讨论)相近似的条件下优选测定。光谱学是一个过程，其中对任何体系所允许的状态间的能量差异的测定方法是测定对应电磁能量的频率，所述能量或被吸收或被发射。光谱学一般涉及电磁辐射与物质的相互作用。当光子与例如原子或分子相互作用时，就观察到原子和分子特性的变化。
原子和分子与若干不同种的运动有关。虽然整个分子转动，键振动甚至电子运动如此之快以至于电子密度分布在历史上就已是现有技术的主要焦点。每种这类运动是定量的。即原子、分子或离子只以独特的状态存在，所述状态对应于不连续的能量数量。不同量子状态间的能量差异依赖于参与运动的类型。因此，跃迁所需的能量频率对不同运动类型是不同的。即每种运动对应于不同电磁光谱区域中能量的吸收，而每个光谱区域需要不同的光谱学仪器。原子或分子的全部运动能量可认为至少是电子能、振动能和转动能的总和。
在发射和吸收光谱中，原子或分子中能量变化与发射或吸收的电磁能频率间的关系由所谓的Bohr频率条件给出ΔE＝hγ其中h是Plank常数；γ是频率；和ΔE是终态和初态的能量差。
电子光谱是原子、分子或离子中的电子从一个电子能级运动到另一个电子能级的结果。分子物理催化剂光谱谱型不仅包括电子能量跃迁，也可涉及转动能级和振动能级间的跃迁。结果，分子光谱比原子光谱复杂得多。与光子相互作用后观察原子或分子的主要变化包括激发、离子化和/或化学键的破裂，所有这些可由光谱学方法测定和定量，所述光谱学方法包括发射或吸收光谱学，它们给出了有关能级分隔的相同的信息。
在发射光谱学中，当原子或分子置于火焰或电子放电中，这些原子或分子可吸收能量并变成“激发”态。在它们回到“标准”态时，它们可发射辐射。该发射是原子或分子从高能或“激发”态跃迁到一个较低能态的结果。跃迁中所丢失的能量以电磁能量形式发射。“激发”原子通常产生线光谱而“激发”分子则倾向于产生带光谱。
在吸收光谱学中，当其在某一范围的频率上扫描时，近似单色入射辐射的吸收受到监控。在吸收过程中，原子或分子从低能态转移到高能态。由电磁能量吸收所产生的能量变化只以称为量子的单位能量的整倍数出现，其是每种吸收物种的特征。吸收光谱可分为四类转动吸收光谱、转动-振动吸收光谱、振动吸收光谱和电子吸收光谱。
分子的转动光谱与出现在分子转动态中的变化有关。转动态能量只有比较少量的区别，因此在转动水平必须产生变化的频率是很低的，而且电磁能量波长很大。分子转动态的能量差距依赖于键的距离和角度。在远红外和微波和无线电区域可观察到纯转动光谱(参见表1) 。
转动-振动光谱与跃迁有关，在跃迁中分子的振动态被改变而且可伴随着转动态中的变化。吸收发生在较高频率或较短波长，并通常出现在红外区域的中部(参见表1)。
从不同振动能级出现振动光谱是由于键的运动。伸展振动涉及沿着两个原子间键轴的原子间距离的变化。弯曲振动的特征在于两个键间角度的变化。分子的振动光谱通常在近红外范围。
对原子和分子来说电子光谱来自电子态间的跃迁，并同时伴随着分子中转动和振动态的变化。由于包含了比较大的能量差异，因此吸收发生在很大频率或比较短波长。原子或分子的不同电子态相对应于电磁光谱的红外、紫外-可见或X-射线区域中的能量(参见表1)。
表1大约的边界

作为能量形式的电磁辐射能被吸收或发射，因此许多不同类型的光谱学可用于本发明中以测定光谱催化剂所需的谱型(如物理催化剂谱型)，其包括但不限于X-射线、紫外、红外、微波、原子吸收、火焰发射、原子发射、诱导耦合的等离子体、DC氩等离子体、电弧光源发射、火花源发射、高分辨激光、无线电、拉曼等。
为研究电子跃迁，待研究的物质需要加热至高温，如在火焰中，其中分子是原子化的和激发的。使气体原子化的另一个有效途径是采用气体放电。当气体放置在带电的电极间，产生电场，电子从电极和气体原子本身释放出来，并可形成等离子体或类等离子体条件。这些电子将与即将原子化、激发或离子化的气体原子碰撞。通过使用高频场，有可能诱导气体放电而无需使用电极。通过改变场强度，可改变激发能。在固体物质的情况下，能使用电火花或电弧激发。在电火花或电弧中，待分析的物质蒸发，原子被激发。
发射分光光度计的基本流程图包括纯化的二氧化硅样品室，含有准备激发的样品。样品辐射经过狭缝并借助色散元件分成光谱。光谱谱型能在屏幕、照相胶片上或通过检测器检测。
原子在其发射的相同频率上将最强地吸收电磁能。经常进行的吸收测定是这样从辐射源发射的电磁辐射经过波长限制的装置，撞击样品室中所持的物理催化剂样品。当白光束经过物质时，来自束中经选择的频率被吸收。为物理催化剂所不吸收的电磁辐射经过样品室并撞击检测器。当残留光束在光谱中分布时，吸收的频率作为连续光谱中的暗线显露出来。这些暗线的位置准确地对应于相同分子或原子的发射光谱中谱线的位置。发射和吸收分光光度计从常规商业渠道得到。
1885年，Balmer发现氢振动并以一定频率产生能量，所述频率在电磁光谱的可见光区域，其能用一个简单公式表示1/λ＝R(1/22-1/m2)其中λ是光波长，R是Rydberg常数和m是大于或等于3的整数(如3，4或5等)。此后Rydberg发现该等式通过将1/22变为1/n2能适用于氢光谱中所有波长，如下1/λ＝R(1/n2-1/m2)其中n≥1的整数和m≥n+1的整数。因此对每一个不同的数n，得出的波长是一系列数，并且用不同科学家的名字命名得出的每一个这样的系列。例如，当n＝2和m≥3时，能量是可见光光谱，系列称为Balmer系列。Lyman系列是n＝1的紫外光谱，而Paschen系列是n＝3的红外光谱。
在现有技术中，能级图是用于描述氢原子中能级的主要方法(参见图7a和7b)。
在测定所需催化剂(如物理催化剂)的电磁光谱谱型后，催化光谱谱型可以复制，至少部分复制，并应用到反应体系中。任何能在例如电磁辐射频率的一个可接受的近似范围内发出一个或多个频率的发生器都可用在本发明中。当复制一个或多个例如光谱谱型的频率时，没有必要准确复制频率。例如，由1000THz频率获得的效果也能由非常靠近它的频率如1001或999THz获得。因此，每个准确频率的上下将有一个也可以催化反应的范围。具体而言，图12显示在所需频率f0周围有一个典型的钟罩曲线“B”频率分布，其中所需频率能应用不与f0准确对应的频率，但是足够接近频率f0以获得所需效应，如那些介于和包括f1和f2范围内的频率。注意f1和f2对应于曲线“B”的最大振幅amax的约一半。因此，不管何时使用术语“准确”或特别涉及“频率”或等等，应理解具有这种意思。此外，在准确光谱催化剂频率上下，光谱催化剂频率的谐频将引发与准确频率的共振并将催化反应。最终，可能通过复制一个或多个准确频率的作用机理来催化反应，而非使用准确频率本身。例如，铂催化氢和氧生成水，部分是通过在1060THz左右它的频率上赋予羟基自由基能量。反应也能通过采用微波频率赋予羟基自由基能量来催化，由此复制铂的作用机理。
电磁辐射发射源应具有下列特征所需波长的高强度、长寿命、稳定性和以脉冲和/或连续方式发射电磁能量的能力。
辐射源包括但不限于弧光灯如氙弧光、氢和氘、氪弧光、高压汞、铂、银；等离子体弧光、放电灯如As、Bi、Cd、Cs、Ge、Hg、K、P、Pb、Rb、Sb、Se、Sn、Ti、Tl和Zn；单个或多个元素如Cu、Pt和Ag的中空阴极灯；以及阳光和相干电磁能量发射如微波激射器和激光。
微波激射器是以很高的稳定性和准确性放大或产生电磁能量波的装置。微波激射器的操作原理与激光相同，但产生无线电和微波的电磁能，而非可见范围的光谱。在微波激射器中，电磁能由转动能级间的分子跃迁产生。
激光是强大的相干光子源，产生具有相同频率、相和方向的光子束，即传播完全相同的光子束。因而，例如所需催化剂的预定光谱谱型能由一系列或一组产生一种或多种所需频率的激光产生。
任何能以光谱催化剂的一个频率或许多频率发射必需的电磁辐射的激光可用在本发明中。激光可用于光谱范围的很大部份。它们能以连续或脉冲方式操作。发射线的激光和发射连续光谱的激光可用在本发明中。线源可包括氩离子激光、红宝石激光、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。除了由激光发射的光谱线外，能调谐成各种频率范围，由此从一种仪器提供若干不同的频率并将它们应用到反应体系中(参见表2中的实施例)。
表2若干通用激光

来自单一激光或一系列激光的相干光简单应用于聚焦或引进到所需反应发生的区域。光源应足够接近以避免出现光达不到反应体系的“无效空间”，但又分开足够远以确保入射光完全吸收。由于紫外光源产生热，这些光源可能需冷却以维持高效的操作。促使反应体系激发的辐射时间可针对每个反应单个定制某些短期辐射用于将大表面暴露给光源的连续反应；或长的光接触时间用于其他体系。
本发明目的是给反应体系通过应用至少一部分(或基本上全部)要求的光谱能量催化剂(例如光谱催化剂)提供光谱能量光谱谱型(例如电磁能光谱谱型)，所述催化剂例如由反应物和反应产物的例如谱型进行波形分析法来测定和计算。因此，在光谱催化剂情况下，经计算的电磁光谱谱型将是光谱谱型或将充当光谱催化剂以产生优选反应途径和/或优选反应速率。在基本条件中，所鉴定物质的光谱数据能用于进行简单的波形计算以便例如达到催化反应需要的正确的电磁能量频率或频率组合。采用简单的词语表示，A→B物质A为50Hz，物质B为80Hz80Hz-50Hz＝30Hz因此，物质A+30Hz→物质B。
反应物和反应产物两者的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)能被测定。在光谱催化剂情况下，由前面提到的光谱学方法能实现此目的。一旦光谱谱型在合适的一组环境反应条件下被测定(如具有特定频率或频率组合)，光谱能量催化剂(如光谱催化剂)的光谱能量光谱谱型(如电磁光谱谱型)就能测定。采用反应物和反应产物的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)，波形分析计算能确定反应物和反应产物间的能量差，并且至少一部分经计算的光谱能量光谱谱型(如电磁光谱谱型)能以光谱能量催化剂(如光谱催化剂)的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)形式应用到反应体系中以导致反应体系遵从所需的反应途径。对应于光谱能量催化剂(如光谱催化剂)的经计算的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)的特定频率或多个频率将提供必要的能量输入到反应体系中以影响和启动所需的反应途径。
通过采用复数代数、傅立叶转换或子波(Wavelet)转换能完成波形分析计算以得出例如正确的电磁能量频率，所述复数代数、傅立叶转换或子波转换可以通过商业渠道以商标Mathematica获得并由Wolfram公司提供。应注意依赖于特定环境可能只需一部分经计算的光谱能量催化剂(如光谱催化剂)就足够催化反应，或可能要使用基本上全部的光谱能量催化剂(如光谱催化剂)。
此外，至少一部分光谱能量光谱谱型(如要求的光谱催化剂的电磁谱型)可通过例如前面所定义和解释的电磁辐射发射光源产生并应用到反应体系中。
光谱催化剂可应用于许多不同的技术方面，范围从生化过程到工业反应。
本发明中可被替换或增加的特定的物理催化剂可包括任何固体、液体、气体或等离子体催化剂，它们具有均相或多相催化活性。均相物理催化剂定义为这样一种催化剂，其分子作为参加反应的化学品分布在相同相中。多相物理催化剂定义为这样一种催化剂，其分子作为参加反应的化学品并不在相同相中。此外，被认为是生物催化剂的酶包括在本发明中。一些可替换或增加的物理催化剂例子包括元素和分子两类催化剂，包括但不限于金属如银、铂、镍、钯、铑、钌和铁；半导体金属氧化物和硫化物如NiO2、ZnO、MgO、Bi2O3/MoO3、TiO2、SrTiO3、CdS、CdSe、SiC、GaP、WO2和MgO3；硫酸铜；绝缘氧化物如Al2O3、SiO2和MgO；和齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂如四氯化钛和三烷基铝。III.靶向本发明讨论了能量的频率和波的性质。此外，第一节题目“波能”公开了不同波间各种潜在的相互作用的概念。通用概念“靶向”、“直接共振靶向”、“谐波靶向”和“非谐波外差式靶向”(本发明都有定义的术语)建立在对这些和其他的了解之上。
靶向一般定义为将光谱能量提供物(如光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化光谱谱型、光谱环境反应条件和应用光谱能量光谱谱型)应用到反应体系中。将这些类型的能量应用到反应体系中能导致反应体系中的应用光谱能量提供物和物质(包括其所有组分)间的相互作用。这种靶向能导致与反应体系中至少一部分例如至少一种物质形式的至少一种直接共振、谐振和/或非调谐外差式共振。在本发明中，靶向一般应理解为将特定光谱能量提供物(如光谱能量光谱谱型)应用到包含物质(或其任何组分)的另一个实体中以便获得特定的所需的结果(如所需反应产物和/或以所需反应速率得到的所需反应产物)。进一步，本发明提供了技术用于获得这些理想的结果而不生产例如不希望要的瞬变体、中间体、活化络合物和/或反应产物。在这方面已经有一些有限的现有技术将能量的某些形式(如前所讨论)应用到反应体系中。这些一定的能量形式一直限于与一些反应物的某些电子频率和/或振动频率直接共振和谐振。现有技术采用这些有限的能量形式是由于事实上现有技术对本发明所公开的光谱能量机理和技术缺乏足够的理解。此外，现有技术经常有下列情况即至少形成了一些不希望要的中间体、瞬变体、活化络合物和/或反应产物，和/或对于所需反应途径出现低于最佳的反应速率。本发明通过例如用应用光谱能量谱型特定性靶向于例如反应体系中各种形式的物质和/或其组分克服了现有技术的限制。此前本发明的这种选择性靶向从未公开或提出。具体而言，现有技术充其量最多是减少了使用随机、反复试验或反馈型分析，这些分析尽管可导致识别单一的光谱催化剂频率，但这种方法可能是非常昂贵和耗时，更不用提在一组反应条件中稍有不同时潜在的不可重现性。这种测定合适催化剂的反复试验技术也具有更多的缺点，即一旦认定具体的一种催化剂起作用，该催化剂就被留下而不知道其说明了什么。如果一个人想修改反应，包括使用不同尺寸和形状进行修改的简单反应，必需进行另一个反复试验和误差分析而不是由本发明技术提供的简单快速计算。
因此，不管本发明何时使用“靶向”一词，其应理解为靶向不对应于施加于反应体系难以控制的能量谱带；而对应于定义明确的有目标的应用光谱能量谱型，每个能量谱型在例如反应途径中有特定的想要的目的，以获得所需的结果和/或以所需反应速率获得所需的结果。IV.环境反应条件环境反应条件对理解是重要的，因为它们能正影响或负影响反应体系中的反应途径。传统环境反应条件包括温度、压力、催化剂表面积、催化剂尺寸和形状、溶剂、载体材料、毒物、助催化剂、浓度、电磁辐射、电场、磁场、机械力、声场、反应容器大小、形状和组成，及其组合等。
下列反应能用于讨论环境反应条件的作用，为了促使反应沿着以下所显示的简单的反应途径进行，可能需要考虑所述的环境反应条件。
CA→B具体而言，在一些情况下，反应物A在有任何催化剂存在下将不形成反应产物B，除非反应体系中的环境反应条件包括了环境反应条件如压力和/或温度的某些最大或最小的条件。在此方面，许多反应在物理催化剂存在下将不发生，除非环境反应条件包括例如升高的温度和/或升高的压力。在本发明中，在使用特定的光谱能量催化剂(如光谱催化剂)时应考虑这些环境反应条件。各种环境反应条件的许多细节在本发明的章节题目为“优选实施方案描述”中更详细讨论。V.光谱环境反应条件假如已知即使有催化剂存在时，某些反应途径将不出现在反应体系内(或不以理想的速率出现)，除非例如存在最小或最大环境反应条件(如温度和/或压力升高)，那么一个附加的频率或频率组合(即应用光谱能量光谱谱型)能应用到反应体系中。在这方面，为了所需的反应途径和/或遵从所需的反应速率，能应用光谱环境反应条件代替或补充那些自然存在或需要存在的环境反应条件。能用光谱反应条件补充或替代的环境反应条件包括例如温度、压力、催化剂表面积、催化剂尺寸和形状、溶剂、载体材料、毒物、助催化剂、浓度、电场和磁场等。
更进一步，能产生一个或多个光谱环境反应条件的特定频率或频率和/或场组合与一种或多种光谱能量催化剂和/或光谱催化剂组合以生成应用光谱能量光谱谱型。因此，对于何种特定频率或频率和/或场组合可理想地与例如多种环境反应条件组合(或代替)，能有多种考虑。
作为一个例子，在简单反应中，假设第一个反应物“A”的频率或简单光谱谱型是3THz，而第二个反应物“B”的频率或简单光谱谱型是7THz。室温下不发生反应。然而当反应物A和B在高温下时，它们两者的频率或简单光谱谱型都转变成5THz。由于频率匹配，它们就转移能量从而发生反应。在室温下通过使用2THz的频率，所使用的2THz的频率将与3THz光谱谱型致差从而产生1THz和5THz的外差频率；当所用的2THz频率将与反应物“B”7THz的光谱谱型外差时，将使反应物“B”中产生5THz和9THz的外差频率。因此，室温下在每个反应物“A”和“B”中产生5THz外差频率。因而，每个反应物中的频率匹配，这样反应物“A”和“B”间能量可以转移。当这些反应物间能量能转移时，所有沿着反应途径的理想反应能够获得。然而，在某些反应中，通过使用单一频率，只有一些沿反应途径的理想反应能获得。在这些情况下，需要使用附加的频率和/或场从而导致沿着反应途径所有理想的步骤兼得，包括但不限于形成所有要求的反应中间体和/或瞬变体。
因此，通过使用对应于至少一种光谱环境反应条件的频率或频率和/或场组合(即新产生应用光谱能量谱型)，光谱能量谱型(如反应物、中间体、瞬变体和催化剂等的光谱谱型)能被有效修改，其可生成一些情况下较宽的光谱能量光谱谱型(如较宽的光谱谱型)或其他情况下形成较窄的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)。这种较宽或较窄光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)可对应于光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)中线宽度的变宽或变窄。如本发明全文所述，当频率匹配时，能量转移。在该特定实施方案中，能通过例如拓宽反应体系中一种或多种参与物的光谱谱型而导致频率匹配。例如，如本发明下文更详细讨论，向反应体系施用温度条件通常导致例如反应体系中一个或多个反应物的一个或多个光谱谱型加宽(如线宽度加宽)。正是这种光谱谱型加宽能导致一个或多个反应物的光谱谱型例如重叠。光谱谱型重叠能导致频率匹配，因而能量转移。当能量转移时，反应能发生。发生反应的范围包括沿着任何特定反应途径的所有反应。因此，光谱谱型加宽能导致例如反应产物的形成和反应中间体和/或瞬变体、催化剂频率、毒物和助催化剂等的形成和/或激活和/或稳定。在题目为“优选实施方案详述”的章节中详细讨论的反应体系中，所有环境反应条件能通过施用光谱环境反应条件至少被部分激活。
相类似，通过改变例如至少一种光谱环境反应条件因而改变应用光谱能量光谱谱型，能引发光谱谱型变得非重叠。在这样情况下，能量将不发生转移(或能量转移速率可降低)，从而反应将不发生(或反应速率减慢)。
光谱环境反应条件能用于启动和/或终止反应途径中的反应。因此，通过例如在反应过程中以不同时间和/或以不同强度使用不同光谱环境反应条件，有些反应能启动、终止、减慢和/或加速。因此，光谱环境反应条件能正影响或负影响反应体系中的反应途径和/或反应速率。VI.设计物理和光谱催化剂此外，通过采用上述技术来设计(如计算或测定)理想的光谱能量光谱谱型，例如对光谱能量催化剂(如光谱催化剂)理想的光谱谱型，而不是使用光谱能量催化剂(如光谱催化剂)本身，例如设计的光谱谱型能用于设计和/或确定能用于反应体系中的最佳的物理和/或光谱催化剂。进一步，本发明能提供用于特定反应体系的物理和/或光谱催化剂的配方，所述体系中以前不存在催化剂。例如在一个反应中
A→I→B其中A是反应物，B是产物和I是已知中间体，并且其中没有已知催化剂，物理或光谱催化剂都能被设计出来并且例如与中间体“I”共振，由此而催化反应。
第一步，设计的光谱谱型能与现存物质的已知光谱谱型相比较以确定设计光谱谱型和已知物质光谱谱型间是否存在相似性。如果设计光谱谱型与已知物质光谱谱型至少部分匹配，则可能在反应体系中采用已知物质作为物理催化剂。在这方面，可理想地单独采用已知物质或与光谱能量催化剂和/或光谱催化剂组合使用。还进一步，可能采用环境反应条件和/或光谱环境反应条件以使得已知物质以一种更接近设计能量光谱谱型或光谱谱型的方式表现。进一步，应用不同光谱能量光谱谱型可引起设计的催化剂以不同方式表现，例如使用第一种光谱能量光谱谱型促进第一种反应途径，而使用第二种光谱能量光谱谱型则促进第二种反应途径。同样，改变一种或多种环境反应条件能有相似的效果。
进一步，这种设计的催化剂应用于所有类型的反应，包括但不限于化学(有机和无机)、生物、物理和能量等。
还有，在某些情况下，一种或多种物理物种能以合适方式使用或组合，例如物理混合或通过化学反应，以得到表现合适设计光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)的物理催化剂物质，从而实现所需的反应途径。因而，设计催化剂(如已知的或专门制备具有物理催化剂功能的物理催化剂)、光谱能量催化剂和/或光谱催化剂的组合能导致新产生能量光谱谱型(例如，这种情况下其能是物理催化剂和/或光谱催化剂的组合)，所述能量光谱谱型导引形成所需的反应产物和/或以所需反应速率沿所需的反应途径进行。在这方面，当设计催化剂与多种光谱能量光谱谱型和/或光谱谱型组合时，光谱能量光谱谱型和/或光谱谱型的多种线宽度可出现加宽和/或变窄。
当计算或确定合适的设计催化剂时，重要的是考虑反应体系的所有组分间的能量相互作用。将有特定能量光谱谱型的(如电磁能量)特定组合，所述能量光谱谱型将与设计催化剂相互作用以形成应用光谱能量光谱谱型。例如被引发而应用到反应体系中的电磁辐射的特定频率当与设计催化剂频率相互作用时，应包含尽可能多的频率，对一个或多个反应体系中的参与物来说，这些频率可产生理想的效果，而消除尽可能多的频率，这会带来反应体系内不理想的效果。VII.光谱药物许多药剂充当生化反应中的催化剂。但有若干种例外，药物的优势效果来自它们与宿主机体的功能性大分子组分的相互作用。这些相互作用改变了相关细胞组分的功能，并由此启动了一系列生化和生理变化，这些变化是药物反应的特征。
通常用显著的效果或用认为是该效果基础的作用描述药物。然而，这些描述不应遮盖没有药物仅产生单一效果的这一事实。吗啡正确的描述是止痛剂，但它也抑制咳嗽反射，起着镇静、呼吸抑制、便秘、支气管收缩、组胺释放、抗利尿和多种其他副作用。合适地描述药物的特征只根据其所有方面的效果，没有药物具有足够的选择性而可描述为特定的。
本发明的目的之一是通过引入光谱能量催化剂(如光谱催化剂)代替或增强药剂，提供较多的靶向方式，用于获得来自生物系统的所需的反应，所述药剂可模拟给定酶的效果或作用机理，并由此限制通常与药剂相关的不需要的副作用产生。此外，某些反应可用光谱催化剂能实现，而用任何特别的物理催化剂药剂则不能实现。
本发明这方面的第一个实施方案涉及DHEA和褪黑激素，它们两个均是药剂，被认为参与减慢和/或逆转衰老过程。DHEA和褪黑激素的电磁光谱谱型能从家中或工作单位的电灯泡发射。所得的EM辐射通过视神经和视束能直接吸收到中枢神经系统中，在发生衰老现象的部位，即中枢神经系统和松果体-下丘脑-垂体系统，产生抗衰老效果。
本发明这方面的第二个实施方案涉及用药物光谱谱型降低LDL胆固醇水平，所述药物光谱谱型例如由负催化HMG辅酶A还原酶的床垫中或垫块中的螺旋体所发射。因此，通过采用经设计能产生所需反应产物的独特的光谱谱型靶向合适的生物制剂能取得理想的效果。
本发明这方面的第三个实施方案涉及采用光谱药物治疗细菌、真菌、寄生虫和病毒性疾病。具体而言，通过生成已知药物催化剂的催化光谱谱型，能获得与物理药物催化剂相似的效果。
本发明这方面的另一个实施方案提供治疗哮喘的方法，其涉及自主神经系统，它在控制正常气管和那些患支气管痉挛个体的支气管肌弹性中发挥关键作用。自主神经系统的作用被认为是通过对支气管平滑肌细胞中环腺苷单磷酸(AMP)和环鸟苷单磷酸(GMP)的储存作用来传递的。进一步，乙酰基胆碱或迷走神经兴奋被认为提供了相对于环AMP的环GMP量的增加，导致平滑肌收缩和哮喘发作。相反地，支气管平滑肌细胞内相对于环GMP的环AMP量的增加导致支气管肌松弛，由此提供了治疗哮喘的方法。腺苷酸环化酶催化形成环AMP。因此，通过使用(如颈部所带的垂饰)腺苷酸环化酶的催化光谱谱型，能获得哮喘缓解。
一些最令人惊异的物理催化剂是酶，其催化活的生物体中众多的反应。在所有错综复杂的已在生命体系中进化的过程中，没有一种比酶催化更显著或更重要。有关酶的令人惊异的事实是不仅酶能增加生化反应速率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体系不受影响。已发现一些酶具有高程度的特定性，而其他酶能催化许多反应。如果一种生物反应只由一种酶催化，那么那种酶的活性丧失或降低能大大抑制这种特定的反应，并可能对活的生物体有害。如果这种状况发生，对于确切的酶或机理可确定催化光谱能量光谱谱型，然后通过提供光谱能量催化剂来替换酶能补充遗传不足。VIII.本发明目的所有上述本发明公开的信息应对本发明的主要方面提供全面的理解。然而，为了进一步理解本发明，现将依据一些欲达到的代表性目的或目标讨论本发明。
1.本发明的一个目的是通过以光谱催化剂形式使用光谱能量光谱谱型控制或定向反应体系中的反应途径，所述光谱能量光谱谱型具有至少一种电磁能量频率，其可启动、活化和/或影响至少一个包含在反应体系中的参与物。
2.本发明的另一个目的是提供有效的、选择性的和经济的方法，用于替代反应体系中已知的物理催化剂，所述方法包含下列步骤复制一种物理催化剂的光谱谱型的至少一部分(如一种物理催化剂光谱谱型的至少一种频率)以形成催化光谱谱型；和向反应体系中使用至少一部分催化光谱谱型。
3.本发明的另一个目的是提供用其自身的催化光谱谱型在反应体系中增强物理催化剂的方法，包括下列步骤测定物理催化剂的电磁光谱谱型；和用至少一种电磁能量发射器源复制该种物理催化剂光谱谱型的至少一种频率以形成催化光谱谱型；和以足够强度和持续足够时间将该催化光谱谱型的至少一种频率应用到反应体系中以在反应体系中催化形成反应产物。
4.本发明的另一个目的是提供有效的、选择性的和经济的方法，用于替代反应体系中已知的物理催化剂，所述方法包含下列步骤复制一种物理催化剂光谱谱型的至少一部分(如一种物理催化剂光谱谱型的至少一种频率)以形成催化光谱谱型；和向反应体系中使用至少一部分催化光谱谱型；和使用至少一种附加的光谱能量光谱谱型，当其与所述催化光谱谱型结合时，形成应用光谱能量光谱谱型。
5.本发明的另一个目的是提供在反应体系中替代物理催化剂的方法，其包括下列步骤测定该种物理催化剂的电磁光谱谱型；用至少一种电磁能量发射器源复制该物理催化剂电磁光谱谱型的至少一种频率以形成催化光谱谱型；向反应体系中使用至少一种催化光谱谱型的频率；和使用至少一种附加的光谱能量光谱谱型以形成应用光谱能量光谱谱型，所述应用光谱能量光谱谱型以足够强度和持续足够时间使用以便在反应体系中催化形成至少一种反应产物。
6.本发明的另一个目的是通过增加物理催化剂用光谱催化剂来提供影响和/或定向反应体系的方法，其包括下列步骤用至少一种电磁能量发射器源复制一种物理催化剂的至少一部分谱型(如一种物理催化剂光谱谱型的至少一种频率)以形成催化光谱谱型；以足够强度将至少一部分催化光谱谱型(例如具有频率范围从约无线电频率到约紫外频率的电磁光谱谱型)应用到反应体系中(如辐射)足够时间以催化反应体系；和将物理催化剂引入到反应体系中。
通过在所述催化光谱谱型使用到反应体系前，和/或使用过程中，和/或使用后将物理催化剂引入到反应体系中都可实施上述方法。
7.本发明的另一个目的是通过增加物理催化剂用光谱能量催化剂来提供影响和/或定向反应体系的方法，其包括下列步骤以足够强度使用至少一种光谱能量催化剂足够时间以催化反应体系；将物理催化剂引入反应体系中。
通过在所述光谱能量催化剂使用到反应体系前，和/或使用过程中，和/或使用后将物理催化剂引入到反应体系中都可实施上述方法。
8.本发明的另一个目的是通过增加物理催化剂用光谱催化剂和光谱能量催化剂来提供影响和/或定向反应体系的方法，其包括下列步骤以足够强度使用至少一种光谱催化剂足够时间以至少部分催化反应体系；以足够强度使用至少一种光谱能量催化剂足够时间以至少部分催化反应体系；和将物理催化剂引入反应体系中。
通过在光谱催化剂和/或光谱能量催化剂使用到反应体系前，和/或使用过程中，和/或使用后将物理催化剂引入反应体系中都可实施上述方法。此外，光谱催化剂和光谱能量催化剂可同时使用以形成应用光谱能量光谱谱型，或它们可按序在与物理催化剂引入到反应体系相同或不同的时刻使用。
9.本发明的另一个目的是采用或不用物理催化剂，用光谱催化剂、光谱能量催化剂和光谱环境反应条件来提供影响和/或定向反应体系的方法，其包括下列步骤以足够强度使用至少一种光谱催化剂足够时间以催化反应途径；以足够强度使用至少一种光谱能量催化剂足够时间以催化反应途径；以足够强度使用至少一种光谱环境反应条件足够时间以催化反应途径，由此当任意所述至少一种光谱催化剂、所述至少一种光谱能量催化剂和/或至少一种光谱环境反应条件同时使用时，它们形成应用光谱能量光谱谱型；和将物理催化剂引入反应体系中。
通过在任意一种光谱催化剂和/或光谱能量催化剂和/或光谱环境反应条件或其任意组合使用到反应体系前，和/或使用过程中，和/或使用后将物理催化剂引入反应体系中都可实施上述方法。同样，光谱催化剂和/或光谱能量催化剂和/或光谱环境反应条件可按序或连续提供。
10.本发明的另一个目的是用应用光谱能量光谱谱型和光谱能量催化剂来提供影响和定向反应体系的方法，其包括下列步骤以足够强度使用至少一种应用光谱能量光谱谱型足够时间以催化反应体系，由此所述至少一种应用光谱能量光谱谱型包含至少两个成员，所述成员选自催化光谱能量光谱谱型、催化光谱谱型、光谱催化剂、光谱能量催化剂、光谱能量光谱谱型、光谱环境反应条件和光谱谱型；和将至少一种光谱能量催化剂引入反应体系中。
通过在光谱能量催化剂使用到反应体系前，和/或使用过程中，和/或使用后将上述应用光谱能量光谱谱型引入反应体系中都可实施上述方法。此外，光谱能量催化剂和应用光谱能量光谱谱型可按序或连续提供。如果连续使用，形成新应用光谱能量光谱谱型。
11.本发明的另一个目的是用光谱能量催化剂来提供影响和定向反应体系的方法，其包括下列步骤确定所述反应体系中初始反应物的至少一部分光谱能量光谱谱型；确定所述反应体系中反应产物的至少一部分光谱能量光谱谱型；计算由所述反应物和反应产物光谱能量光谱谱型加和的光谱能量光谱谱型(例如至少一种电磁频率)以确定要求的光谱能量催化剂(例如光谱催化剂)；
生成至少一部分要求的光谱能量催化剂(例如要求的光谱催化剂的至少一种电磁频率)；和将所述至少一部分要求的光谱能量催化剂(如光谱催化剂)应用到反应体系(如用电磁能量辐射)中以形成所需的反应产物。
12.本发明的另一个目的是提供用光谱能量催化剂影响和定向反应体系的方法，其包括下列步骤用至少一种光谱能量催化剂在所述反应体系中靶向至少一种参与物以便引发至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成和/或激发和/或稳定，从而生成所需的反应产物。
13.本发明的另一个目的是提供用光谱能量谱型来催化反应体系以生成至少一种反应产物的方法，其包括以足够强度使用至少一种光谱能量谱型足够时间，以便引发至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成和/或激发和/或稳定，从而以所需反应速率生成所需的反应产物。
14.本发明的另一个目的是用光谱能量催化剂和至少一种光谱环境反应条件来提供影响和定向反应体系的方法，其包括下列步骤将至少一种应用光谱能量催化剂使用到所述反应体系中的至少一种参与物；和将至少一种光谱环境反应条件使用到所述反应体系中，以便引发至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成和/或激发和/或稳定，从而允许形成所需反应产物。
15.本发明的另一个目的是提供用光谱能量催化剂来催化反应体系生成至少一种反应产物的方法，其包括使用与至少一种反应物频率外差的至少一种频率(如电磁的)，以便引发至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成和/或激发和/或稳定，从而生成所需的反应产物。
16.本发明的另一个目的是提供用至少一种光谱能量谱型来催化反应体系以生成至少一种反应产物的方法，其包括使用足够数目的频率(如电磁的)和/或场(如电的和/或磁的)以生成应用光谱能量光谱谱型，所述光谱谱型激发了反应途径中所需的所有瞬变体和/或中间体，从而生成所需的反应产物。
17.本发明的另一个目的是提供用光谱能量催化剂来催化反应体系并生成至少一种反应产物的方法，其包括用至少一种频率和/或场在所述反应体系中靶向至少一种参与物，以便间接地形成至少一种瞬变体和/或至少一种中间体，由此所述至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成导致形成至少一种附加的瞬变体和/或至少一种附加的中间体。
18.本发明的另一个目的是提供用光谱能量催化剂来催化反应体系并生成至少一种反应产物的方法，其包括将至少一种光谱能量催化剂靶向到所述反应体系中的至少一种参与物以便间接形成至少一种瞬变体和/或至少一种中间体，由此所述至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成导致形成至少一种附加的瞬变体和/或至少一种附加的中间体。
19.本发明的进一步目的是提供用于沿着所需反应途径定向反应体系的方法，其包括使用至少一种靶向方法，所述方法选自直接共振靶向、谐波靶向和非谐波外差靶向。
在这方面，这些靶向方法能引发至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成和/或激发和/或稳定，从而生成所需的反应产物。
20.本发明的另一个目的是提供用于催化反应体系的方法，其包括
将至少一种频率使用到所述反应体系中的至少一种参与物和/或至少一种组分，以便引发至少一种瞬变体和/或至少一种中间体的形成和/或激发和/或稳定，从而生成所需的反应产物，由此，所述至少一种频率包括至少一种选自下述的频率直接共振频率、谐振频率、非谐波外差共振频率、电子频率、震动频率、转动频率、转动-震动频率、细裂解频率、超细裂解频率、电场裂解频率、磁场裂解频率、回旋共振频率、轨道频率和核频率。
在这方面，应用频率能包括任何理想频率或频率组合，其直接地、谐波地或通过非谐波外差技术与所述反应体系中的至少一个参与物和/或至少一个组分共振。
21.本发明的另一个目的是提供将光谱能量谱型用于沿着所需的反应途径定向反应体系的方法，其包括使用至少一种频率和/或场，以便引发所述体系中的至少一种参与物和/或至少一种组分的光谱能量谱型(如光谱谱型)与所述反应体系中的至少一种其他参与物和/或至少一种其他组分的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)至少部分重叠，从而允许能量在所述至少两个参与物和/或组分间转移。
22.本发明的另一个目的是提供用光谱能量光谱谱型来催化反应体系并生成至少一种反应产物的方法，其包括使用至少一种光谱能量光谱谱型以便引发所述体系中的至少一种参与物和/或组分的光谱能量光谱谱型与所述反应体系中的至少一种其他参与物和/或组分的光谱能量光谱谱型至少部分重叠，从而允许能量在至少两个参与物和/或组分间转移，由此促使形成所述的至少一个反应产物。
23.本发明的进一步目的是提供用光谱能量催化剂来催化反应体系并生成至少一种反应产物的方法，其包括使用至少一种频率和/或场以便造成所述体系中的至少一种参与物(如至少一种反应物)和/或组分的光谱能量谱型(如光谱谱型)加宽，导致发生能量转移，造成所述反应体系中的至少一种参与物和/或至少一种组分的变化(如化学的、物理的、相或其他)。
在这方面，变化可生成反应产物，其属于与任何初始反应物的任何化学和/或物理或结晶组成和/或相不同的化学组成和/或不同的物理或结晶组成和/或相。因此，只有瞬变体可参与反应物转化成反应产物的过程。
24.本发明的进一步目的是提供用光谱能量催化剂来催化反应体系并生成至少一种反应产物的方法，其包括使用应用光谱能量光谱谱型以便造成所述体系中的至少一种参与物(如至少一种反应物)和/或组分的光谱能量光谱谱型(如光谱谱型)加宽，导致发生能量转移，造成所述反应体系中的至少一种参与物和/或至少一种组分的变化(如化学的、物理的、相或其他)。
在这方面，变化可生成反应产物，其属于与任何初始反应物的任何化学和/或物理或结晶组成和/或相不同的化学组成和/或不同的物理或结晶组成和/或相。因此，只有瞬变体可参与反应物转化成反应产物的过程。
25.本发明的另一个目的是通过采用至少一种光谱环境反应条件，提供用于控制反应和/或定向反应途径的方法，其包括形成反应体系；和使用至少一种光谱环境反应条件以便沿着所需的反应途径定向所述反应体系。
在这方面，应用光谱环境反应条件能单独使用或与其他环境反应条件组合使用以获得所需结果。进一步，附加的光谱能量光谱谱型也可与所述光谱环境反应条件同时和/或连续地使用。
26.本发明的另一个目的是提供一种设计催化剂的方法，该催化剂用于以前不存在催化剂(如物理催化剂和/或光谱能量催化剂)的反应体系，其包括确定要求的光谱谱型以获得所需的反应和/或所需的反应途径和/或所需的反应速率；和设计催化剂(如物质或物质组合，和/或光谱能量催化剂)，所述催化剂表现出与要求的光谱谱型相近似的光谱谱型。
在这方面，被设计为催化剂的物质可包括一个或多个物质和/或已经由合适反应如化学反应组合的更多物质的物理混合。经设计的物质可被也应用到反应体系中的一个或多个光谱能量光谱谱型增强功能。此外，不同光谱能量光谱谱型的应用可造成经设计的物质以不同方式表现，例如使用第一种光谱能量光谱谱型促进第一种反应途径，而使用第二种光谱能量光谱谱型促进第二种反应途径。同样，一种或多种环境反应条件的变化能产生相似的效果。
进一步，这种经设计的物质应用在所有类型的反应中，包括但不限于化学的(有机和无机)、生物的和物理的反应等。
不希望被特定操作原理或解释所束缚，认为只要频率匹配，能量就转移。能量转移能是两个实体间的能量共享和/或例如从一个实体到另一个实体的能量转移。实体可两者例如是物质，或一个实体是物质而另一个是能量(例如能量可以是光谱能量光谱谱型如电磁频率，和/或电场和/或磁场)。
附图简述图1a和1b以图形表示声波或电磁波。
图1c表示组合波，其由图1a和图1b波的组合产生。
图2a和2b表示振幅不同但频率相同的两个波。图2a表示低振幅波，而图2b表示高振幅波。
图3a和3b表示频率图。图3a表示时间对振幅示意图，而图3b表示频率对振幅示意图。
图4表示外差级数的具体实例。
图5表示来自图4的外差级数的图例。
图6表示不规则碎片形(fractal)图。
图7a和7b表示氢的能级图。
图8a-8c表示3个不同的简单反应图解。
图9a和9b表示氢的细(fine)频率图曲线。
图10表示氢的多种频率和强度。
图11a和11b表示采用受激发射/粒子数反转的两个光放大图。
图12表示共振波，其中共振频率是f0，高频率为f2而低频率为f1，f1和f2为约50％的f0振幅。
图13a和13b表示两个不同的共振曲线，具有不同质量因素。图13a表示高Q的窄共振曲线，而图13b表示低Q的宽共振曲线。
图14表示共振基频(曲线A)和谐频(曲线B)的两个不同能量转移曲线。
图15a-c表示在三个不同温度时的光谱谱型变化。图15a表示低温，图15b表示中温，图15c表示高温。
图16是光谱曲线，表示对应于f2-f1的线宽度。
图17a和17b表示两个振幅对频率曲线。图17a表示低温下区分开的光谱曲线；而图17b表示高温下重叠的光谱曲线。
图18a表示温度对红外吸收光谱分辨率的影响；图18b表示黑体辐射；而图18c表示低温下的曲线A和C，以及高温下加宽的曲线A和C*，同时C*还移位。
图19表示光谱谱型，其显示压力加宽化合物NH3谱型的作用。
图20表示单一化合物三种不同压力下压力-加宽谱线的理论形态。
图21a和图21b两个图表示对加压下光谱谱型变化的试验确认。图21a对应于代表空气中水蒸汽吸收的光谱谱型，而图21b是对应于一个大气压下的NH3吸收的光谱谱型。
图22a表示单一原子的辐射以及图22b表示一组原子的辐射。
图23a-d表示四种不同光谱曲线，其中三个显示自吸收谱型。图23a是标准光谱曲线，未显示任何自吸收；图23b表示由于自吸收共振频率的位移；图23c表示由于自吸收的自蚀谱型；以及图23d表示自蚀谱型的衰减例。
图24a表示已烷中乙醇和邻苯二甲酸的吸收光谱；图24b表示乙醇和四氯化碳中碘吸收的吸收光谱；以及图24c表示乙醇和苯的混合物对溶质苯基偶氮苯酚的影响。
图25a表示氧化铝的四面体单元和图25b表示二氧化硅的四面体单元。
图26a表示铝或硅与氧结合后的平截八面体晶体结构以及图26b表示多个平截八面体相连在一起代表沸石。图26c表示沸石“X”和沸石“Y”通过氧桥连在一起的平截八面体。
图27图示铜和铋对锌/镉线比率的影响。
图28图示镁对铜/铝强度比率的影响。
图29表示下列浓度a)0.01M；b)0.03M；c)0.06M；d)0.10M；3)0.15M对四氯化碳溶液中N-甲基氨基甲酸乙酯的原子光谱频率的影响。
图30表示对应于氢发射光谱的示意图。具体地，图30a对应于氢的Balmer系列2；以及图30b对应于氢456THz频率的发射光谱。
图31对应于氢456THz频率的高分辨率激光饱和光谱。
图32表示在典型光谱曲线下存在的细分裂频率。
图33对应于精细结构频率(α)中的原子电子级(n)图。
图34表示氢原子的n＝1和n＝2级的精细结构。
图35表示碳、氧和氟的最低能级的多重谱线分裂43.5cm＝1.3THz16.4cm-1＝490GHz 226.5cm-1＝6.77THz；158.5cm-1＝4.74THz；404cm-1＝12.1THz。
图36表示波长为10μm2的SF6振动带。
图37a表示与图36中所显示的相似的光谱谱型，具有特定放大的频率。图37b更详细表示化合物SF6的精细结构频率。
图38表示对应于分子不同能级的能级图，其中转动能级对应于“J”，振动能级对应于“γ”和电子级对应于“n”。
图39a和39b对应于用干涉仪记载的氯化氢气体的纯转动吸收光谱；图39b表示低分辨率(即不显示任何细频率)下与图39a相同的光谱。
图40对应于氰化氢的转动光谱。“J”对应于转动级。
图41表示在A(γ1-γ5)，B＝γ1-2γ5显示频带的谱带中对应于γ1和γ5的加和外差的光谱。
图42图示精细结构光谱，其显示基态中CO的第一组四个转动频率。分子精细结构转动频率间的差异(外差)是2×转动常数B(即f2-f1＝2B)。在这种情况下，B＝57.6GHz(57635.970MHz)。
图43a表示LiF的转动和振动频率(MHz)。图43b表示LiF的转动和振动频率间的差异。
图44表示三原子分子OCS的转动跃迁J＝1→2。振动态由括号内的振动量子数(γ1、γ2、γ3)给出，γ2有上标[l]。在这种情况下，l＝1。上标1用于l类电子偶的较低频率组分，以及上标2用于1类电子偶的较高频率组分。(0110)和(0110)两个线是l类电子偶，由q1分开。
图45表示SF6的转动-振动带和精细结构频率。
图46表示从0到300放大的SF6精细结构光谱。
图47a和47b表示来自SF6精细结构的两个曲线的放大图，其显示超精精细结构频率。注意超精精细结构曲线的整齐间距。图47a表示图46中标有单星号(*)的曲线放大图，而图47b表示图46中标有双星号(**)的曲线放大图。
图48表示能级图，其对应于在氢的n＝2到n＝3的跃迁中超精细结构的超精细分裂。
图49表示在CH3I的转动跃迁J＝1→2中的超精细结构。
图50表示在振动基态的C1CN的J＝1→2跃迁的超精细结构。
图51表示NO分子的能级图和超精细频率。
图52表示对应于NH3的超精细频率的光谱。
图53表示NH3光谱中转动级J＝3的超精细结构和二重态化。图53中的上面曲线表示试验数据，而下面曲线来自理论计算。频率从左到右以60KHz间隔增加。
图54表示NH3光谱中转动级J＝4的超精细结构和二重态化。图54中的每个上面曲线表示试验数据，而下面曲线来自理论计算。频率从左到右以60KHz间隔增加。
图55表示钾的Stark效应(斯达克谱线碰裂反应)。尤其图示了4s和5p能级对电场的依赖。
图56用图标绘出5p2P1/2←4s2S1/2.3/2跃迁波数从零场位置的偏移对电场的平方的关系。
图57表示CH3C1的J＝0→1转动跃迁的频率组分，作为场强的函数。频率以兆周(MHz)表示，以及电场强度(esu cm)以场平方E2，esu2/cm2表示。
图58表示在分子OCS的J＝1→2跃迁中Stark效应的理论和试验测定。不改变的绝对转动频率标绘在零点，以及频率分裂和移位以比原频率较高或较低的MHz表示。
图59表示不对称顶端(top)分子的转动跃迁中Stark组分的光谱谱型。具体地，图59a表示J＝4→5的跃迁；以及图59b表示J＝4→4的跃迁。电场对于全部光谱分辨足够大。
图60表示用应用电场在多种频率下OCS分子在J＝1→2跃迁中的Stark效应。“a”曲线代表静态DC电场的Stark效应；“b”曲线代表1KHz电场的Stark频率的加宽和模糊；“c”曲线代表1200KHz电场下的标准Stark型效应。
图61a表示Stark波导的结构以及图61b表示在Stark波导中场的分布。
图62a表示钠“D”线的塞曼(Zeeman)效应；和图62b表示钠“D”线的Zeeman效应中跃迁的能级图。
图63图示作为磁场函数的氧原子基项的分裂。
图64图示对硅的“3P”态Zeeman效应对磁场强度的依赖性。
图65a图示标准Zeeman效应以及图65b图示不规则Zeeman效应。
图66图示锌3P→3S的不规则Zeeman效应。
图67a图示四个Zeeman分裂频率以及图67b图示四个新外差差频。
图68a和68b图示顺磁分子中两个不同跃迁的典型Zeeman分裂光谱谱型。
图69图示表中横向所列的氢频率；以及表中竖向所列的铂频率。
优选实施方案描述通常，通过使用热和增加温度，热能用于驱动化学反应。加热增加化学反应物的动能。有更多动能的反应物运动更快和更远，并更可能参加化学反应。同样机械能通过搅拌和运动化学品，增加它们的动能并因而增加反应性。加入机械能后通过增加动能经常提高了温度。
声能可作为如有规则的机械波应用到化学反应中。由于其机械特性，声能可增加化学反应物的动能，所以也能提高温度。电磁(EM)能由电场和磁场波组成。EM能也可增加反应体系中的动能和热。它可赋予一些反应中的电子轨道或振动运动以能量。
声能和电磁能皆由波组成。能计算一定时间内的波数。波经常如图1a中所描绘。通常，时间为水平X-轴。垂直Y-轴表示波强度。这也称为振幅。弱波属于弱强度，具有低的振幅(参见图2a)。强波具有高振幅(参见图2b)。通常计算每秒的波数得到频率。
频率＝波数/时间＝周/秒＝Hz“每秒周”的另一个名字叫“赫兹”(简写“Hz”)。通过显示在一定时间的不同波数将频率画在波图上(参见图3a，其显示波具有2Hz和3Hz的频率)。也可画成X-轴上是频率本身而非时间(参见图3b，其显示相同的2Hz和3Hz波但图示不同)。
能量波和频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赖于频率。例如，当两个能量波相互作用时，每个皆有相同的振幅，但一个频率为400Hz，另一个为100Hz，这些波将叠加它们的频率产生新频率500Hz(即“和”频率)。这些波频率也可相减产生频率300Hz(即“差”频率)。所有波能通常以这种方式加和减，并将这种加法和减法称为外差作用。外差作用的常见结果对大多数人来说是作为音乐中的和声学(谐波)而熟悉的。
外差作用产生的谐波有数学和音乐基础。考虑例如外差频率的连续级数。如上讨论，用400Hz和100Hz开始，和频率是500Hz以及差频率是300Hz。如果这些频率进一步外差(加和减)，就获得新频率800(即500+300)和200(即500-300)。800和200进一步外差导致如图4所显示的1000和600Hz。
数学谱型开始出现。和栏和差栏包含每组外差加倍的数的交替级数。在和栏中，400Hz、800Hz和1600Hz与500Hz、1000Hz和2000Hz交替。同样的加倍现象出现在差栏中。
频率外差是无论何时波形能量相互作用出现的自然过程。外差导致数学衍生的数目增加的谱型。数谱型是原始频率的整数倍。这些倍数称为谐波。例如800Hz和1600Hz是400Hz的谐波。以音乐术语，800Hz是400Hz上的八度音阶，而1600Hz是更高的两个八度音阶。理解谐波的数学外差基础是重要的，其出现在所有波形能量中，因而出现在整个自然界中。
数学频率是很重要的。在可见谱型中频率外差数学上增加(参见图5)。对图5的这些可见谱型数学有一个名称。这些谱型称为不规则碎片形(fractal)。不规则碎片形定义为数学函数，其产生一系列自相似的谱型或数。不规则碎片形谱型历史上已引起了许多兴趣，这是因为在自然中到处可以发现不规则碎片形谱型。不规则碎片形是能在辽阔海岸线一直到微生物中发现的谱型。不规则碎片形在有组织的昆虫行为和流体行为中发现。由不规则碎片形所产生的可见谱型是很明显的和可识别的。典型的不规则碎片形谱型显示在图6中。
外差是数学函数，其由数学方程限定，就象不规则碎片形。外差作用也产生自相似的数谱型，就如不规则碎片形。如果用画曲线图表示，外差级数产生相同的熟悉的可见形状和形式，其是不规则碎片形特有的。有趣的是将图5中的外差级数与图6中的不规则碎片形级数比较。
外差是不规则碎片形，该结论是不可避免的。外差和不规则碎片形皆是数学函数，它们产生一系列自相似的谱型或数。波能以外差谱型形式相互作用。因此，所有波能如不规则碎片形谱型一样相互作用。一旦理解了相互作用能的基本过程是不规则碎片形过程本身，理解自然界中为什么有如此多的生物和系统也显示不规则碎片形谱型就变得更容易。自然的不规则碎片形过程和谱型是建立在基础水平上的。
因此，由于能量通过外差相互作用，因此物质应也能通过外差过程相互作用。所有物质形式不管是大还是小，都具有被称为固有振动频率的东西。物体的固有振动频率(“NOF”)是该物体一旦处于运动状态时优选的振动频率。物体的NOF涉及许多因素包括大小、形状、维数和组成。物体越小，其来回振动必须覆盖的距离就越小。距离越小，则振动能越快，以及其NOF就越高。
例如，设想金属原子构成的金属丝。该金属丝有固有振动频率。单个金属原子也有独特的固有振动频率。原子的NOF和金属丝的NOF通过加和减外差，就如能量外差作用的方式。
NOF原子+NOF金属丝＝和频率原子+金属丝和NOF原子-NOF金属丝＝差频率原子-金属丝如果金属丝用差频率原子-金属丝激发，差频率将与NOF金属丝外差(加)产生NOF原子(原子的固有振动频率)和原子将吸收能量，由此激发到较高能级上。Cirac和Zoeller 1995年报道了这种现象，并采用激光产生差频率。
差频率原子-金属丝+NOF金属丝＝NOF原子以相似于波能和其他波能外差的的方式，物质与物质外差。这表示多种态的物质也可以不规则碎片形的过程相互作用。这种物质通过不规则碎片形过程的相互作用有助于解释自然界中为什么有如此多的动物和系统显示不规则碎片形过程和谱型。物质以及能量按照外差的数学等式相互作用产生谐波和不规则碎片形谱型。这就是为什么我们周围到处都存在不规则碎片形的原因。
因此，能量与能量外差，以及物质与物质外差。然而，也许更重要的是物质能与能量外差(反之相同)。在以上讨论的金属丝中，Cirac和Zoeller试验中的差频率原子-金属丝由激光提供，其以与差频率原子-金属丝相等的频率采用电磁波能。金属丝中的物质通过固有振动频率与激光的电磁波能频率外差产生单个物质原子的频率。这表明能量和物质的确互相外差。
一般而言，当能量遇到物质，三种可能性中的一种发生。能量或者从物质反弹(即能量反射)、通过物质(即能量传递)，或者与物质相互作用和/或组合(如被吸收或与物质外差)。如果能量与物质外差，能量和/或物质的新频率将通过加法和减法的数学方法产生。如果所产生的频率与物质的NOF匹配，则能量将至少部分吸收，以及物质将被激发例如到较高的能级上(即其拥有更多能量)。决定这三种可能性中哪个将发生的关键因素是能量频率与物质频率的相比较。如果频率不匹配，能量将反射或以传递能通过。如果能和物质的频率直接匹配(如相互接近，如本发明下文更详细讨论)或间接匹配(如外差)，那么能量能与物质相互作用和/或组合。
另一个经常用于描述频率匹配的术语是共振。在本发明中，使用术语共振通常表示物质和/或能量的频率匹配。例如，假如能量频率和物质频率匹配，则能量和物质发生共振并且能量能与物质组合。共振或频率匹配仅仅是外差的一个方面，这种外差允许能量的相干转移和与物质组合。
在以上用金属丝和原子的实施例中，通过用与原子NOF正好匹配的激光频率激发原子，共振也许已经与原子产生了。在这种情况下，原子将被其自己的共振频率赋予能量，并且能量将直接转移给原子。或者，如在实际的金属丝/激光试验中进行的，通过使用相异频率间自然发生的外差，也可能创造与原子的共振。因此，原子的共振频率(NOF原子)作为加法(或减法)外差频率，能在金属丝共振频率(NOF金属丝)和激光的应用频率间间接产生。通过外差频率匹配直接共振或间接共振产生共振，并因此允许物质和能量的组合。频率匹配则能量转移。
外差产生间接共振。外差也产生谐波(即频率是共振(NOF)频率的整数倍)。例如，音符“A”约440Hz。如果频率加倍成约880Hz，则听到音符“A”为较高八度音阶。这第一个八度音阶称为第一谐波。再次将音符或频率加倍，从880Hz到1760Hz(即四倍的原始音符频率)则导致另一个“A”，原始音符上两个八度的音阶。这就被称为第三谐波。每次频率加倍，就获得另一个八度音阶，这些八度音阶又是共振频率偶整数倍。
位于第一和第三谐波间的是第二谐波，其是原始音符的三倍。音乐上，这不是象第一和第三谐波的八度音阶。其是八度音阶，并且是第五音，等于在原始“A”上的第二“E”。所有奇整数倍都是第五音，而非八度音阶。因为谐波是基本固有振动频率的简单整数倍，因此谐波间接激发NOF或共振频率。所以通过在钢琴上880Hz弹奏高音符“A”，440Hz处中“A”弦由于谐波现象也应开始振动。
化学反应中的物质和能量对共振频率的谐波的反应，其方式如乐器的反应。因此，通过采用一个或多个它的谐波频率，原子共振频率(NOF原子)能被间接激发。这是因为谐波频率与原子自身的共振频率(NOF原子)外差。例如，在以上金属丝/原子的实施例中，如果激光调谐到800THz并且原子在400THz时共振，那么外差两个频率导致800THz-400THz＝400THz800THz(原子的第一谐波)与原子共振频率外差从而产生原子自己的共振频率。因此，第一谐波间接地与原子NOF共振，并且激发了作为第一代外差的原子共振频率。
当然，两个频率也将在其他方向外差，产生800THz+400THz＝1200THz1200THz频率不是原子的共振频率。因此，部分激光能量将外差产生原子的共振频率。其他部分的激光能量外差成不同的频率，自身不激发原子的共振频率。这就是为什么在相同特定强度下，由特定振幅强度的谐波频率的物体激发通常少于由自身共振(NOF)频率的激发。
虽然似乎谐波的能量一半被浪费，但这并不必然如此。再次参照400THz处振动的作实施例的原子，将原子暴露给800THz处振动的电磁能量将导致频率作如下加减800THz-400THz＝400THz和800THz+400THz＝1200THz
对于似乎浪费了约50％的能量的1200THz外差将又与其他频率如800THz外差。因此，1200THz-800THz＝400THz1200THz还将与400THz外差1200THz-400THz＝800THz，因此产生800THz，并且800THz将与400THz外差800THz-400THz＝400THz.
因此再次产生400THz。当考虑到其他代的看似浪费的能量外差时，由第一谐波频率转移的能量比以前提示的50％能量转移要多得多。当与直接共振比较时，没有这么多通过这种方法进行的能量的转移，但该能量转移足够产生所需的效果(参见图14)。
如前所陈述，Ostwald的催化剂和键形成理论是基于世纪之交的化学动力学理论。然而，现在应理解为化学反应是物质的相互作用，和通过频率共振和外差物质与其他物质相互作用；以及通过相似的共振和外差方法，能量能容易地与物质相互作用。随着分光光度计的出现(本发明其他章节更详细讨论)，物质明显地以与其振动频率相同或基本相同的频率产生例如电磁能量。只要它们的频率匹配，能量和物质就能四处运动并和其他能量或物质组合，这是因为频率匹配，则能量转移。在许多方面，哲学和数学上，物质和能量能基本解释为对应于频率。因而，由于化学反应是由能量驱动的物质再组合，所以化学反应在效果上也如此由频率驱动。
分析典型化学反应应有助于理解本发明公开的一般方法。研究的代表性反应是铂(Pt)催化氢气和氧气形成水。已知铂是良好的氢催化剂有很长时间了，尽管其原因还未详细了解。
Pt
此反应假设是链式反应，这取决于氢和羟基中间体的生成和稳定。假设反应链是H2↓→→→→ H↑ ↓↑ H+O2+H2↑ ↓↑ H2O+OH-↑ ↓↑ OH-+H2↑ ↓←←←←H+H2O氢和羟基中间体的生成被认为是该反应链的关键。在正常情况下，氢和氧气能混合在一起无限时间而不形成水。无论何时氢分子偶尔分开，氢原子都不会有足够的能量与氧分子键合形成水。氢原子很短命，因为它们简单地再结合形成氢分子。铂如何具体地催化该反应链对现有技术仍是个谜。
本发明指出催化该反应的重要步骤是现提供的理解，即关键的不仅是生成中间体，而且要使中间体具有能量和/或稳定(即维持中间体长时间)，从而中间体有足够的能量例如与反应体系中的其他组分反应。在铂的情况下，中间体与反应物反应以形成产物和更多的中间体(即通过生成氢中间体、对氢中间体赋予能量和稳定氢中间体，其有足够能量与分子氧反应物反应，形成水和羟基中间体，而非重回到氢分子)。此外，通过对羟基中间体赋予能量和使其稳定，羟基中间体能与更多的反应物氢分子反应，从而水和更多的中间体再次从该链式反应中产生。因此，生成中间体、使中间体得到能量和稳定影响了该反应途径。这方面的同样的特性将是理想的(例如，能通过增加中间体的能级使特性类似)。具体而言，理想的中间体能通过使用至少一种合适的与中间体电磁频率共振而赋予能量和稳定，由此激发中间体到较高的能级。有趣的是，这正是铂所做的一切(例如，各种铂频率与形成水的反应途径中的中间体共振)。此外，在使反应中间体得到能量和稳定的过程中，铂促进了更多中间体的生成，这使得反应链继续，从而催化反应。
作为催化剂，铂利用了频率间互相作用的许多途径。具体而言，频率间彼此相互作用和共振1)通过直接匹配频率；或2)通过谐波学或外差间接匹配频率。换句话说，铂在某些频率处振动，这些频率既直接匹配中间体的固有振动频率，又间接如通过与中间体外差谐波匹配其频率。
进一步，除了本发明以上讨论的特定反应中间体外，应理解在该反应中，象所有反应一样，也存在各种瞬变体或瞬态。在一些情况下，瞬变体或瞬态可只包含相似化学物种间不同的键角，或在其他情况下，瞬变体可完全包括不同化学。任何情况下，应理解许多瞬态存在于反应物和反应产物任意特定的组合间。
现应理解物理催化剂通过生成所有方式的瞬变体以及中间体，使它们得到能量和/或稳定而发挥作用。在这方面，图8a表示单一反应物和单一产物。点“A”对应于反应物，而点“B”对应于反应产物。点“C”对应于活化络合物。瞬变体对应于所有那些介于反应物“A”和产物“B”之间的曲线上的所有点，以及也能包括活化络合物“C”。
在较复杂的反应中，其涉及至少一种中间体的形成，反应图解看起来稍有不同。在这方面，参照图8b，其表示反应物“A”、产物“B”、活化络合物“C′和C″”以及中间体“D”。在该特定实施例中，中间体“D”在反应的能量反应图解中以最低量存在，而其被活化络合物C′和C″所包围。然而，再次在这个特定的反应中，瞬变体对应于反应物“A”和反应产物“B”间的任何物，其在该特定的实施例中，包括两个活化络合物“C′和C″”以及中间体“D”。在氢和氧结合形成水的特定实施例中，反应图解更接近于图8c所显示的图解。在该特定反应图中，“D′”和“D″”能一般对应于氢原子和羟基分子的中间体。
现在，具体参照形成水的反应，两个中间体是铂如何通过直接匹配频率在中间体中产生共振的良好的例子。羟基中间体在频率975THz和1060THz处强烈振动。铂在975THz和1060THz处也发生振动。通过直接与羟基中间体的频率匹配，铂能引发羟基中间体的共振，使它们被赋予能量、激发和/或稳定足够长时间以参与化学反应。相似地，铂也直接匹配氢中间体的频率。铂与电子光谱中约24个氢频率里的约10个频率共振(参见图69)。具体而言，图69表示表中水平所列的氢频率以及表中垂直所列的铂频率。因此，通过直接与上述反应中的中间体共振，铂利于中间体的生成、被赋予能量、激发和/或稳定，由此催化所需的反应。
铂与氢的相互作用也是通过外差匹配频率的良好例子。本发明公开并在图69清楚地显示许多铂频率以谐波间接与氢原子中间体(如谐波外差)共振。具体而言，铂的56个频率(即其所有频率的33％)是19个氢频率(即其24个频率的80％)的谐波。14个铂频率是7个氢频率的第一谐波(2×)。以及12个铂频率是4个氢频率的第三谐波(4×)。因此，铂的存在导致氢原子中大量的间接谐振以及显著的直接共振。
进一步聚焦单个氢频率具有更多信息。当用于制作能级图的相同信息以实际频率和强度作图时，图9-10显示的氢图看来象有什么不同。具体而言，X-轴表示由氢发射和吸收的频率，而Y-轴表示每个频率的相对强度。频率以兆兆赫(THz，1012Hz)图示并四舍五入成最近的整数THz。强度以1-1000的相对比例尺图示。氢原子产生的最高强度频率是2466THz。这是图9a中曲线I直到最右边的顶点。该曲线将称为第一曲线。曲线I向下扫过直至右边，从相对强度1000处的2466THz到相对强度只有约15处的3237THz。
图9a中的第二个曲线，曲线II从相对强度约300处的456THz开始，并向下扫过直至右边。其在相对强度为5，频率为781THz处结束。每一个氢曲线具有这种相同的向下扫描直至右边。从图9中的右边向左边行进，曲线依次编号为I至V；频率从高到低以及强度从高到低。
图10中所显示的氢频率图似乎比能级图表更简单。因此想象频率是如何组织到图9中所显示的不同曲线中是更简单的。实际上，对由Rydberg所描述的每个级数有一个曲线。曲线“I”含有赖曼(Lyman)线系中的频率，出自于量子力学称作第一能级之处。从右边的第二个曲线，曲线“II”等同于第二个能级，如此等等。
图9的氢频率图中的曲线包括和频率和差频率(即它们被外差)。例如，以曲线“V”标记的最左边的最小曲线有两个频率即40THz和64THz，相对强度分别是6和4(也参见图10)。下一个曲线IV从74THz处开始，继续展开到114THz并在138THz结束。求和的外差计算是这样40+74＝11464+74+138曲线IV中的频率是曲线V中的频率加上曲线IV中峰强度的频率的和。
或者，曲线IV中的频率减去曲线V中的频率产生曲线IV的峰值114-40＝74138-64＝74
这不是曲线IV和V中刚好巧合的一组和或差。氢的每一个曲线都是任一个曲线中每个频率相加的结果。最高强度的频率在下个曲线。
这些氢频率发现在原子自身和其辐射的电磁能量中。原子频率和其能量有规律地加和减。这是外差作用。因此，不仅物质和能量相互交换地外差，而且物质外差其内部自己的能量。
此外，每个曲线中的最高强度频率是外差作用的外差作用。例如，图9的曲线I中最高频率是2466THz，其是616THz的第三谐波；4×616THz＝2466THz因此，2466THz是616THz的第三个谐波(回想外差谐波，结果是起始频率的偶数倍，即对第一个谐波是2×原始频率以及第三个谐波是4×原始频率。4倍频率是外差作用的自然结果)。因此，2466THz是第四代外差，即616THz的第三谐波。
图9曲线II的顶点，对应于456THz的频率是曲线IV中114THz的第三谐波。曲线III的顶点对应于160THz的频率，是曲线V中40THz的第三谐波。图9中所显示的曲线顶点不仅是曲线间的外差，而且也是单个频率的谐波，该频率是它们自己外差。全部氢光谱结果显示成一组混乱外差的频率和谐波。
理论上，这种外差作用能永远继续。例如，如果40是曲线的顶点，这意味着顶点是4倍的较小数，以及它也表示前曲线的顶点是24(64-40＝24)。可能向后和向下如此数学外推直到衍生越来越低的频率。后续曲线至左边的顶点是24.2382，15.732和10.786THz，所有顶点产生自外差作用。这些频率分别与能级6，7和8的Rydberg公式完全一致。现有技术对这些较低的频率和它们的外差作用历史上没有给太多的留意。
本发明教导外差频率曲线放大氢的振动和能量。曲线IV或V上的低强度频率在其外差到曲线I的时候有很高的强度。在许多方面，氢原子仅是一个大的能量放大体系。从低频率到高频率移动(即图9中从曲线V到曲线I)，强度显著增加。通过用强度1000的2466THz激发氢，结果将是2466THz强度为1000。然而，如果氢用40THz强度为1000激发，至其放大回到图9曲线I时候，结果将是2466THz强度为167000。该外差作用结果对铂有直接关系，并且对铂如何与氢相互作用有直接关系。所有这些与作为能量放大系统的氢有关。那就是为什么较低频率曲线被认为是较高能级。通过理解这个过程，低强度的低频率突然潜在地变得值得注意了。
铂与大多数，但不是全部氢频率共振，除了一个明显的例外，即图9(即曲线I)频率图中最右边的最高强度曲线代表能级1，并以2466THz开始。铂似乎不与氢原子的基态跃迁显著地共振。然而，其的确与较低频率的多重较高能级共振。
有了这种信息，一个正进行中的谜就能被解开。自从激光被开发后，现有技术的化学家相信必有某种途径用激光来催化反应。标准方法涉及使用原子的单一最高强度频率(如氢的2466THz)，这是因为人们明显认为最高强度的频率将导致最高的反应性。采用该方法是由于只考虑能级图。因而，现有技术激光通常被调谐到基态跃迁频率。现有技术中将激光用于催化化学反应只取得最低程度的成功。现在理解为何这种方法不成功。铂是典型的氢催化剂，它不与氢的基态跃迁共振。其与较高能级频率共振，实际上与许多较高能级频率共振。不希望被任何特定的原理或解释所束缚，铂为什么是如此良好的氢催化剂，这可能是理由。
爱因斯坦于世纪之交实质上计算出了当基态能级(E1)的原子经共振至激发能级(E2)时激光的统计学。将基态的原子数称为“N1”，而将激发态的原子数称为“N2”，总原子数为“N总数”。由于原子能占住的只有两种可能的态N总数＝N1+N2当进行了所有数学计算后，演变的关系是N2N21--------＝------------＜----------N总数N1+N22在两个等级的体系中，预测出将从来不会有超过50％的原子同时处于较高能级E2上。
然而，如果相同组原子被赋予能量至三个或更多个能级(即多级体系)，则可能出现超过50％的原子在第一能级以上获得能量。通过将基态和能量级分别称为E1、E2、E3，以及将原子数称为N总数、N1、N2、N3，在某些条件下，高能级(N3)的原子数可能超过较低能级(N2)的原子数。当这种现象发生时，将其称为“粒子数反转”。粒子数反转表示处于较高能级上的原子比处于较低能级上的原子多。
激光中粒子数反转是重要的。粒子数反转导致光能放大。例如，在两级体系中，一个光子进来就会导致一个光子出去。但在三个或更多个能级和粒子数反转的体系中，一个光子进来可导致5、10或15个光子出去(参见图11)。出去的光子数量依赖于级数，以及依赖于使每级怎样变得具有能量。所有激光都基于通过在原子中创造多级能量体系，在原子组中产生粒子数反转这个简单的概念。激光是放大电磁波能(即光)的简单装置。激光实际上是发射辐射光放大系统的缩写。
回到本发明讨论的铂和氢间的相互作用，铂对氢中19个较高能级频率赋予能量(即氢总频率的80％)。但只有三个频率需要用于粒子数反转。氢在19受激发。这明显是个多级体系。此外，假设70个铂频率激发。平均每个参与的氢频率受到3或4个不同铂频率激发(70/19)；包括直接共振频率和/或间接共振谐波频率。铂提供充足的激源，原子经原子，以产生氢的粒子数反转。最终，考虑到每次激发的氢原子发射某些电磁能量这一事实，反之能量是与铂匹配和激发铂的频率。
铂和氢在它们各自的多级体系中皆互相共振。铂和氢一起形成原子级的激光(即原子水平上的能量放大体系)。这样做后，铂和氢放大了稳定氢和羟基中间体所需的能量，因此催化反应途径形成水。铂是如此良好的氢催化剂，这是因为其在原子水平和氢形成激光体系，由此，放大它们各自的能量。
进一步，该反应提示为催化反应体系和/或控制反应体系中的反应途径，只有在用频率(如光谱催化剂)形成和/或赋予能量的单一瞬变体和/或中间体的情况下可能发生反应；以及提示通过形成和/或激发为遵循所希望的反应途径(如复杂反应或简单反应)而需要的至少一种瞬变体和/或至少一种中间体，导致形成或激发仅一种满足此需要的瞬变体和/或中间体的频率或频率组合可以是所要求的全部。因而，本发明认识到在一些反应体系中，通过确定至少一种需要的瞬变体和/或中间体，以及通过使用至少一种频率，该频率生成、赋予能量和/或稳定所述至少一种瞬变体和/或中间体，所有其他对反应沿着所需的反应途径进行所需要的瞬变体和/或中间体可自我生成。然而，在一些情况下，通过使用合适频率或光谱能量谱型能增加反应速率，所述频率或光谱能量谱型直接激发为反应沿着所需的反应途径进行所需要的所有瞬变体和/或中间体。因此，根据任意反应体系的细节，对各种因素包括设备和环境反应条件等，可以理想地提供或应用频率或光谱能量谱型，所述频率或光谱能量谱型导致形成和/或激发和/或稳定任何要求的瞬变体和/或中间体。因此，为确定合适的频率或光谱能量谱型，首先需要的是确定在任何反应途径中存在哪些瞬变体和/或中间体。
具体而言，一旦确定了所有已知的要求的瞬变体和/或中间体，人们就能通过试验或经验地确定哪些瞬变体和/或中间体对反应途径是必须的，然后确定哪些瞬变体和或中间体能通过不同瞬变体或中间体的激发和/或形成自我产生。一旦进行了这些确定，然后就能应用合适光谱能量(如电磁频率)到反应体系中以获得所需的反应产物和/或所需的反应途径。
已知铂原子与氢原子和/或羟基中间体相互作用。这正是最近100年来现代化学基于Ostwald的催化理论已教导的东西。然而，现有技术教导催化剂必须通过与反应物结合参与反应，换句话说，现有技术教导物理催化剂要求物质与物质键合的相互作用。如上文所陈述，这些反应遵循下列步骤1.反应物扩散到催化剂部位；2.反应物键合到催化剂部位；3.催化剂-反应物络合体反应；4.在催化部位(产物)键破裂；和5.产物从催化剂部位扩散。
然而，依据本发明，例如，能量∶能量频率与能量∶物质频率一样都可相互作用。此外，物质辐射能量，其能量频率与物质频率基本相同。所以铂在频率1060THz处振动，并在1060THz处也辐射电磁能。因此，依据本发明，能量频率和物质频率间的差别开始看来并不重要。
通过允许中间体与在基本相同的频率振动的附加物质接触，如铂原子的那些频率(如铂激发氢和氧间的反应以形成水)，共振能在例如反应中间体中产生。或者，依据本发明，通过引入对应于一个或多个铂能量的电磁能量，共振能在中间体中产生，所述铂能量也在相同频率处振动，从而至少部分模仿(铂额外的机理是与途径中的反应物H2分子共振)铂催化剂的作用机理。就频率而言，物质或能量没有差异，这是因为频率匹配则能量转移。因此，不需要物理催化剂。更合适是使用至少一部分物理催化剂的谱型就可足够(即至少一部分催化谱型)。然而，在另一个优选实施方案中，基本所有的谱型都能采用。
仍进一步，通过理解催化剂的作用机理，特定频率能使用到例如反应体系中一个或多个反应物中，并例如导致应用频率与物质本身中的现存频率外差从而产生对应于一个或多个铂催化剂频率或其他相关光谱频率的频率。例如，氢原子和氢分子皆具有独特的频率。通过外差频率能确定减频率NOF氢原子-NOF氢分子＝差氢原子-分子应用到H2分子反应物的差氢原子-分子频率将与分子外差，并赋予作为中间体的单个氢原子能量。相似地，任何反应参与物能用作外差作用的本底来激发另一个参与物。例如，差氢原子-氧分子+NOF氧分子＝NOF氢原子或差羟基-水+NOF水＝NOF羟基该方法使得选择合适设备来使用合适频率有更大的灵活性。然而，此方法的关键是理解催化剂的作用机理和反应途径以便选择合适的使用频率。
具体而言，无论何时提及，例如光谱催化剂复制至少一部分物理催化剂的谱型，这指的是对所有由物理催化剂产生的不同频率，包括但不必限于电子、振动、转动和NOF频率。为催化、控制和/或定向化学反应，所有需要的东西是复制一个或多个来自物理催化剂的频率，以及例如合适的电磁能量。实际上催化剂的物理存在不是必需的。如果需要光谱催化剂能基本完全代替物理催化剂。
光谱催化剂也能增强或促进物理催化剂的活性。氢、羟基和铂间特定频率的能量交换是转换成水的主要驱动作用。这些参与物相互作用并创造微型的原子级激光系统，其放大了它们各自的能量。采用物理催化剂将这些相同能量加入到反应体系中，完成了同样的工作。光谱催化剂通过与参与物共振放大了它们的能量，并且当频率匹配时，能量转移，化学品(物质)能吸收能量。因此，光谱催化剂能增强物理催化剂，以及替代它。这样做后，光谱催化剂可增加反应速率，提高特异性，和/或使得使用较少的物理催化剂。
图12表示基本的钟罩形曲线，这是通过比较物体吸收多少量的能量，与能量频率相比较而产生的。该曲线称作共振曲线。如本发明其他章节所陈述，例如原子或分子间的能量转移在共振频率(f0)处达到最高。应用频率距离共振频率f0越远，则能量转移越少(如物质到物质，能量到物质等)。在某点能量转移将落在只代表共振频率f0处能量约50％的值处。比共振频率较高的频率，在此处能量转移只是约50％，称为“f2”。比共振频率较低的频率，在此处约50％能量转移出现，标记为“f1”。
使用来自图12中所显示的简单例证共振曲线的信息能够比较不同物体的共振特征。一个这种有用的特征称作“共振质量”或“Q”因子。为确定物体的共振质量，使用下列等式Q=f0(f2-f1)]]>因而，如等式所显示，如果钟罩形共振曲线既高又窄，那么(f2-f1)将是很小数，而共振质量Q将是高的(参见图13a)。高“Q”物质的例子是高质量的石英晶体共振器。如果共振曲线既低又宽，那么f2和f1间的散差或差异将比较大。低“Q”物质的例子是药蜀葵。共振频率除以这个大数将产生更低Q值(参见图13b)。
例如原子和分子具有共振曲线，其表现出与较大物体如石英晶体和药蜀葵相似的特性。如果目标是激发反应中的原子(例如，如上文所提到的产生水反应中的氢)，能采用精确的共振频率，所述频率由反应体系组分或环境反应条件(如氢)产生。然而没有必要采用精确频率。使用靠近例如一个或多个反应体系组分或环境反应条件的共振频率的频率就是足够的。将不会有如使用准确共振频率那么大的效果，这是因为将转移较少能量，但仍将有效果。应用频率越接近共振频率，效果越大。应用频率越远离共振频率，出现的效果越小(即发生的能量转移越少)。
谐波呈现相似的情形。如上文陈述，谐波由频率外差作用(即加和减)创造，使得显著量的能量转移。因此，例如，如果应用频率(如至少一部分光谱催化剂)是具有一个或多个反应体系组分或环境反应条件的一个或多个共振频率的谐波(即匹配外差)，理想的结果能在化学反应获得。
进一步，与应用频率靠近共振频率相似，靠近谐波频率的应用频率也能产生理想的结果。能量转移的振幅相对于谐波频率将较小，但效果将仍然出现。例如，如果谐波产生70％的基本共振频率的振幅，以及通过采用仅靠近谐波的频率，例如谐波共振曲线上约90％，然后总效果与直接共振频率比较，将是70％的90％，或约63％的总能量转移。因此，依据本发明，当一个或多个反应体系组分或环境反应条件的至少一部分频率至少部分匹配，那么至少某些能量将转移，以及至少某些反应将发生(即当频率匹配时，能量转移)。复制催化剂作用机理如上文陈述，为催化、控制和/或定向化学反应，能使用光谱催化剂。光谱催化剂可对应于物理催化剂至少一部分谱型或光谱催化剂可对应于形成或激发要求的参与物(如外差频率)的频率或光谱催化剂可基本复制环境反应条件如温度或压力。因此，如本发明现在所教导的，为获得理想的化学反应并不要求催化剂的实际物理存在。去除物理催化剂通过理解催化中固有的基本的机理而实现，即，理想的能量交换(即转移)可发生在，例如(1)反应体系中至少一种参与物(如反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、反应产物、助催化剂和/或毒物)和/或至少一个组分，和(2)应用电磁能量(如光谱催化剂)(当这种能量以一种或多种特定频率存在时)之间。换句话说，根据本发明的教导能拷贝自然界已在催化过程中建立的靶向机理。自然界能进一步被模仿，这是因为这种催化剂方法揭示出若干用于复制催化剂的作用机理的机会，因此改进了光谱催化剂的使用以及无数化学反应的控制。
例如上文讨论的氢和氧产生水的反应，其将铂用作催化剂，该反应是理解催化剂作用机理的良好出发点。例如，本发明公开了铂采用若干现有技术未预期的方式催化反应铂直接与反应中间体和/或瞬变体(如原子氢和羟基自由基)共振以及赋予它们能量；铂与至少一种反应中间体和/或瞬变体(如原子氢)谐波共振以及赋予它们能量；和铂对至少一种反应中间体和/或瞬变体(如原子氢)的多种较高能级赋予能量。
这种知识能用于提高光谱催化剂和/或光谱能量催化剂的功能以便设计与实际催化谱型相区别的光谱催化剂和光谱能量催化剂，和设计物理催化剂以及使环境反应条件最佳。例如，原子铂的频率在电磁光谱的紫外、可见光和红外区域。事实上所有原子的电子光谱都在这些相同区域中。然而，这些很高的电磁频率对大规模和工业应用是个问题，这是因为具有高频率的波能通常不会有很好穿透物质(即不会深地穿进物质)。波能将被吸收而非发射的趋势称为衰减。高频率波能具有高的衰减，并因此不会很深地穿进典型的工业规模的反应容器内，所述反应容器含有用于化学反应的典型反应物。因此，将至少一部分铂谱型复制和施加到商业规模反应容器中将通常是缓慢的过程，因为大部分光谱催化剂的应用谱型可在接近反应容器的边缘处被快速吸收。
因而，为将能量输入到大工业型的商业反应容器中，可使用较低频率能量，其将更深地穿透到处在反应容器内的反应物中。本发明教导可通过拷贝自然现象而以独特的方式实现。如本发明所讨论，原子和分子的光谱大致分成3个不同组电子、振动和转动。原子和小分子的电子光谱被认为产生于电子从一个能级到另一个能级的跃迁，并具有对应的最高频率，通常出现在EM光谱的紫外(UV)、可见和红外(IR)区域。振动光谱被认为主要是从分子内各个原子间的键运动产生，并通常出现在红外和微波区域。转动光谱主要出现在EM光谱的微波和无线电波区域，其主要是出于分子的转动。
微波或无线电波辐射可能是用作为光谱催化剂时可接受的频率，因为它将较好地穿透进大反应容器内。不巧的是铂原子在电磁光谱的微波或无线电波部分不产生频率，因为它们没有振动或转动光谱。然而，通过拷贝铂的作用机理，选择的铂频率能用作在光谱微波部分的光谱催化剂模型。具体而言，如上文所讨论，在产生水的反应体系中铂的一个作用机理涉及对至少一种反应中间体和/或瞬变体赋予能量。该反应中的反应中间体是原子氢和羟基自由基。原子氢具有高频率的电子光谱而没有振动或转动光谱。另一方面，羟基自由基是分子，并具有振动和转动光谱以及电子光谱。因而，羟基自由基发射、吸收和外差电磁光谱微波部分中的频率。
所以，为拷贝形成水的反应中铂的作用机理，即与至少一种反应中间体和/或瞬变体共振，通过共振能特定地靶向羟基中间体。然而，不是如物理催化剂铂与羟基自由基按其电子光谱共振那样，EM光谱微波部分中的至少一种羟基频率能用于与羟基自由基共振。羟基自由基在微波频率约21.4GHz处外差。用约21.4GHz处的光谱催化剂对氢和氧的反应体系赋予能量将催化水的形成。在这种情况下，物理催化剂铂的作用机理已经部分拷贝，并且机理已经位移到电磁光谱的不同区域。
以上讨论的铂催化反应的第二种方法涉及用谐波对反应体系中至少一种反应中间体赋予能量。例如，假设一种或多种激光可用于催化氢一氧反应形成水，然而这些激光频率范围只从例如1500到2000THz。铂在EM光谱的那部分中不产生频率。此外，与铂共振的两个羟基频率，975和1060THz在本例中可产生的激光频率范围外边。同样，氢光谱在1500和2000THz间没有任何频率(参见图9-10)。
然而，依据本发明，通过再次拷贝铂的作用机理，能调整或筛选对可用设备是方便的和/或有效率的频率。具体而言，能采用谐波频率，其对应于反应中间体和/或瞬变体，也对应于能由本实施例激光产生的频率。对羟基自由基，具有共振频率975THz，第一谐波是1950THz。因此，本实施例的激光能调谐到1950THz以便与羟基中间体谐振。三个不同氢频率的第一谐波也属于本实施例激光的操作范围。基本频率是755、770和781THz，第一谐波分别是1510、1540和1562THz。因此，本实施例激光能调谐到第一谐波1510、1540和1562THz以获得电磁能量和物质间频率的外差匹配，并因此获得所述能量的转移和吸收。
因此，根据多少种激光可用以及激光能调谐到的频率，也能采周第三或第四谐波。氢频率456THz的第三谐波出现在1824THz，其也在本实施例激光的操作范围内。相似地，氢频率314THz的第四谐波出现在1570THz，其再次属于本实施例激光的操作范围内。总之，通过移动相关的光谱催化剂频率到与设备相匹配的一部分电磁光谱中，物理催化剂的作用机理就能被拷贝、复制或模仿。所述的设备对于该反应体系和电磁能量的应用是可得到的。
以上讨论用于铂催化该反应的第三种方法涉及对至少一种反应中间体和/或瞬变体在多种较高能级上赋予能量，并涉及例如设立原子级激光体系。再者，假设以上所讨论的相同激光只有电磁能量源可用，并且假设共有10个激光可用。有四个第一谐波可用于在1500到2000THz的操作范围内靶向。激光的一些部分应调整到四个第一谐波，而一些应调整到第三、第四和更高的谐波。具体而言，本发明已发现物理铂采用的作用机理是与至少一种反应参与物的多种较高能级共振。现理解参与的较高能级越多越好。这创造了一种原子级激光系统，可放大铂原子和氢间的正在交换的电磁能量。这种能量放大以比反应平常进行快得多的速率催化反应。这个作用机理也能利用来催化例如使用以上所讨论的可用激光的反应。
例如，不是设立所有10个激光到四个第一谐波，也不是只给四个能级赋予能量，现在应理解尽可能多的赋予不同能级能量将是理想的。此任务通过将10个激光中的每一个设定为不同频率能够实现。即使物理催化剂铂不存在，赋予氢中多个较高能级能量将放大原子间正在交换的能量，并且反应体系将形成氢原子间的自己的激光系统。这将允许反应以比平常快得多的速率进行。再者，自然能通过复制一种它的作用机理被模仿，这是通过用光谱催化剂特定地靶向多种能级，从而以新型方式获得能量转移。
上述对复制催化剂作用机理的讨论仅是开始了解与光谱催化剂使用相关的许多变数。这些额外变数应潜在地认作是很有用的工具，其可用于增强光谱能量和/或物理催化剂的性能。一般有许多因素和变数影响催化剂性能及化学反应。例如，当相同催化剂与相同的反应物混合，但暴露于不同的环境反应条件如温度或压力，能产生不同产物。考虑下列例子300℃1.环己烯→→→→→苯+2H2Pd催化剂
＜300℃2.环己烯→→→→→苯+2环己烷Pd催化剂相同的催化剂和相同的反应物在这两个反应中产生非常不同的产物，即分子氢或环己烷，这依赖于反应温度。
许多因素是本领域已知的，它们影响方向和强度，物理催化剂按照这种方向和强度指导反应或反应一般按照这种方向和强度进行。温度仅是这些因素中的一个。其他因素包括压力、体积、物理催化剂的表面积、溶剂、载体、污染物、催化剂大小和形状和组成、反应器容器大小、形状和组成、电场、磁场和声场。本发明教导这些因素有一件事是共同的。这些因素能改变例如参与物和/或反应体系组分的谱型(即频率谱型)。很好研究了一些光谱的变化，因此许多信息可用于对它的研究和应用。然而，现有技术没有考虑这些因素中每一个的光谱化学基础，以及它们如何涉及催化剂的作用机理和一般的化学反应。进一步，或者，上述因素的效果能通过使用额外的光谱、光谱能量和/或物理催化剂频率加强或削弱。此外，这些环境反应条件在反应体系中能至少部分被一个或多个对应的光谱环境反应条件(如光谱能量谱型，其复制至少一部分一个或多个环境反应条件)的使用所激发。或者，只要达到频率匹配的目标，一种光谱环境反应条件(如对应于温度的光谱能量谱型)能替换另一个(如对应于压力的光谱能量谱型)。温度在非常低的温度，原子或分子光谱具有清晰有卷边的峰(见图15a)。随温度增加，峰开始变宽形成钟罩形曲线光谱谱型(见图15b)。在更高的温度，钟罩形曲线变得更宽，在主频率的每一边包括越来越多的频率(见图15c)。这种现象称“宽化”。
这些光谱曲线非常类似于前面部分讨论的共振曲线。光谱学家使用共振曲线术语描述原子和分子的光谱频率曲线(见图16)。曲线上方的频率f0称为共振频率。有一个频率(f2)在共振频率上，而另一个(f1)在其下(即，在频率内)，其中能量和强度(即振幅)是共振频率f0的50％。f2-f1的量是光谱频率曲线宽窄的度量。f2-f1的量定义为“线宽”。具有窄曲线的光谱具有小的线宽，而具有宽曲线的光谱有大的线宽。
温度影响光谱曲线的线宽。线宽影响催化剂的性能、化学反应和/或反应途径。低温时，化学物种的光谱曲线独立且清晰，在潜在反应系统组分间的共振能量的转移的可能性较小(见图17a)。但由于潜在反应的化学物种的线宽被宽化，它们的光谱曲线开始与其它的化学物种的光谱曲线重叠(见图17b)。当频率匹配或光谱能量光谱谱型重叠时，能量发生转移。这样，当低温时，频率不能匹配反应就慢。高温时，发生能量共振转移且反应进行很快或沿与低温时不同的反应途径进行反应。
除了影响光谱曲线的线宽外，温度也可改变例如反应系统组分的共振频率。对于一些化学物种，共振频率会随温度的变化而位移。这可从图18a中的红外吸收光谱和图18b中显示的黑体辐射图见到。另外，当其在相同温度时原子和分子不能全部以相同的量或方向位移它们的共振频率，这同样也影响催化剂的性能。例如如果随温度的增加催化剂共振频率的位移比其目标化学物的共振频率位移大，那么催化剂将结束与化学物种的频率匹配，因此共振将在以前没有共振的地方产生(见图18c)。具体地说，图18c显示了在低温的催化剂“C”和在高温的催化剂“C*”。催化剂“C*”与反应物“A”在高温时共振，但不在低温共振。
光谱线的振幅或强度也可受温度的影响。例如线性或对称的旋转分子在温度降低时强度会增加，而其它的分子则随温度的升高而强度增加。这些光谱强度的变化也会影响催化剂的性能。例如，催化剂低强度的光谱曲线会与特定的化学目标物的一个或多个频率共振。仅少量的能量可从催化剂转移到目标化学物(如羟基中间体)。随温度升高催化剂曲线的振幅也增加。在该实例中，当温度升高时催化剂可将较多的能量转移到化学目标物上。
如果化学目标物是其它反应途径的中间体化学物种，最终产物的类型和比例将受到影响。通过在低于300℃的温度下再考察上述的环己烯/钯反应，得到的产物是苯和氢气。但是当温度高于300℃时，产物是苯和环己烷。在该反应体系(包括例如反应物、中间体和/或产物)中反应温度影响钯和/或其它组分以使在高于300℃时形成环己烷的替代反应途径更易出现。对该反应系统中的任何一种组分而言，这是例如线宽的增加、共振频率的改变或谱线强度的变化的结果。
非常重要的是不仅要考虑希望用于催化反应的光谱催化剂频率，而且应考虑那些频率工作所在的反应条件。例如在低温时钯/环己烯反应，钯可以与形成氢分子(H2)的中间体的频率匹配。在高于300℃时反应物和瞬变体不受影响，但钯可能增加线宽、改变共振频率和/或提高强度。相反在形成环己烷时，线宽、共振频率和/或强度的变化会引起钯与中间体匹配频率且转移给中间体能量。如果在室温时使用光谱催化剂帮助形成环己烷，那么如使用环己烷中间体的频率将更为有效，而不是在室温下使用的光谱催化剂频率。
因此在设计和选择合适的光谱催化剂中了解反应体系动力学非常重要。不同的反应系统组分的能量转移依据温度可以变化。一旦了解，其将允许有意地调节温度以优化反应、反应产物、相互作用和/或以理想的反应速度形成反应产物，而不必采用现有技术中的反复试验方法。另外，其允许选择催化剂例如物理催化剂、光谱催化剂和/或光谱能量光谱谱型以优化所需要的反应途径。了解温度对光谱的影响可使通常在高温(和，有时危险性高)下进行的化学过程在安全、室温下进行。其也可使设计的物理催化剂在希望的更宽广的温度范围内(如冰冷的极地温度或热炉温度)使用。压力压力和温度相互直接关连。具体地说，从理想气体定律我们知道PV＝nRT其中P是压力，V是体积，n是气体的摩尔数，R是气体常数，T是绝对温度。因此在平衡时温度的增加将导致相应的压力增加。压力也影响光谱谱型。具体地说，压力增加会引起光谱曲线的宽化和变化，正如温度增加时一样(见图9其显示了压力对NH33.3吸收线的宽化影响)。
压力宽化的数学处理通常归于碰撞或统计理论。在碰撞理论中，假定原子或分子在大多数时间与其它的原子或分子相距很远以致于它们的能量场互不作用。但有时原子或分子靠的很近以致于发生碰撞。在这种情况下，原子或分子可以在波动相(光谱)功能方面发生变化，或可变化到不同的能量水平。碰撞理论仅处理原子或分子于其它的原子或分子相距很远时才发生的物质辐射能量的现象，并不涉及碰撞。因为碰撞理论忽略了碰撞时的光谱频率，当碰撞频繁发生时，碰撞理论不能准确预测在比几个大气压更高压力下的化学行为。
但统计理论考虑在碰撞前、期间和以后的光谱频率。其基于计算不同的原子和/分子与其它的原子或分子的相互作用或为其干扰的概率。压力影响的统计处理的缺点是统计处理中没有很好地考虑分子的运动影响。无论在何种情况下，碰撞理论和统计理论都不能充分预测当压力增加时发生的众多的频率相互作用和外差作用。试验工作表明压力增加具有与温度增加类似的影响，如以下影响1)光谱曲线的宽化使线条宽度增加，和2)共振频率(f0)的位移。
压力影响不同于温度影响的地方表现在(1)与温度变化时不同，压力的变化通常不影响强度，(见图20其显示了施加三种不同的压力时表明强度没有变化的一套理论曲线)；和(2)压力宽化产生的曲线通常比温度影响的曲线的对称性差。考虑图20中显示的三条理论曲线的形状。随压力的增加，曲线变得较少对称。形成了延伸到较高频率的拖尾峰。这种更高频率的延伸通过图21中的试验工作得到证实。具体地说，图21a显示了空气中水汽的吸收光谱谱型(每立方米10g H2O)；及图21b显示了一个大气压下NH3的吸收。
压力宽化对光谱曲线的影响概括地可分为两类共振或“Holtsmark”和“劳伦兹”宽化。Holtsmark宽化从属于相同元素原子间的碰撞，因此碰撞被认为是对称的。劳伦兹宽化是由不同原子或分子的碰撞引起的。碰撞是非对称的，共振频率f0通常位移到较低的频率。该共振频率的位移显示于图20中。伴随压力变化的光谱曲线和频率的变化影响物理和光谱催化剂两者、以及化学反应和/或反应途径。低压时光谱曲线趋于相当窄和卷边，相对于共振频率几乎是对称的。但是随压力增加曲线变宽、位移并形成高频拖尾峰。
低压时反应系统中的光谱频率对于不同的原子或分子可以是那样不同以至几乎很少或没有共振效应，而且因此很少或没有能量转移。但高压时宽化、位移和延伸入高频的组合可产生光谱曲线间的重叠，导致在以前不存在共振的地方产生了共振，因此发生了能量转移。反应系统可以由不同压力变化产生的光谱曲线的变化遵照一种反应途径或另一种进行。一种反应途径可能在中等压力下共振和进行，而另一种反应途径可能在高压时共振且占主导。如同温度的情况一样，考虑反应系统的频率和在希望复制的环境反应条件下不同催化剂的作用机制是非常重要的。具体地说，例如，为使在反应系统中光谱催化剂和至少一种反应物间发生有效的能量转移，必须至少有一些频率要重叠。
例如，带有400THz下的物理催化剂及在500THz下的关键瞬变体的反应可在大气压下缓慢进行。当增加到约5大气压时，催化剂宽化越过例如瞬变体的500THz。这就通过例如赋予瞬变体能量和使其激化而使催化剂和瞬变体间进行能量转移。然后反应进行地非常快。不希望受任何特别的理论或解释束缚，看起来反应速度与碰撞的次数的关系(按照现有技术的教导)要比其与反应系统组分光谱谱型的关系疏远的多。在上述实例中，通过施用500THz频率以直接激发关键的瞬变体从而在低压下给反应提供能量。也可通过间接使用各种外差作用而使其伴随发生(如@1000THz谐波或在催化剂和瞬变体(500THz-400THz＝100THz)间的100THz非调谐外差作用)。
如本文所示，不同的反应系统组分间的能量转移依据压力可以变化。一旦了解，其将允许有意地调节压力以优化反应，而不必采用现有技术中的反复试验方法。另外，其允许选择催化剂例如物理催化剂、光谱催化剂和/或光谱能量光谱谱型以优化一个或多个所需要的反应途径。了解压力对光谱的影响可使通常的高压(因此通常危险性高)化学过程在较安全的室温下进行。其也可使设计的物理催化剂在可接受的更宽广的压力范围内使用(如接近真空的低压到几个大气压)。表面积通常认为催化剂的表面积很重要，因为可获得的表面积控制可获得的键合位的数目。推测认为暴露的键合位越多催化能力越强。根据本发明公开的光谱机制，表面积的重要性可能是来自另一个原因。
许多与物理催化剂对应的光谱催化剂频率是在可见光和紫外区域光谱的电子频率。这些高频率穿透性能相对差例如透入含有一种或多种反应物的大反应容器。因此从催化剂例如铂或钯(或等同的光谱催化剂)来的高频率光谱辐射在这种光谱辐射(或光谱催化剂)被吸收前将不能穿行很远进入到这样的反应系统。因此例如原子或分子必须相当靠近物理催化剂才能使各自的电子频率能量相互作用。
因此表面积主要影响一种概率，即特定化学物种靠得与物理催化剂足够近时才与其电磁光谱辐射相互作用。当表面积小时，几乎没有原子或分子靠得足够近而发生相互作用。但当面积增加时，更多的原子或分子将处于作用范围内的概率增加。因此与其说是可获得键合位数目的增加还不如说是较大的表面积可能增加了暴露于光谱催化剂频率或光谱谱型下的反应系统体积。其类似于假设有足够的光谱催化剂透入到反应系统的概念(例如假设对于物种有足够多的机会相互作用)。
了解表面积对催化剂和反应系统组分的影响可有意识地调节表面积和其它反应系统组分，以优化反应、反应途径和/或反应产物以理想的反应速度形成而没有现有技术的缺点。例如通常可通过制造尽可能小的催化剂颗粒使总表面积最大化而进行表面积的优化。小颗粒具有例如烧结(并合或键合在一起)的倾向，其可降低总表面积和催化剂活性。大表面积催化剂的再生是一个昂贵并耗时的过程。通过对光谱化学领域中的本发明的了解可避免上述过程。例如假设由一个3m2的催化剂床层催化反应进行很快(其中能量从催化剂转移到主要反应物和产物)。但在烧结发生后表面积减少到1m2。因此从催化剂的能量转移也急剧减少从而使反应变慢。通过增加具有一个或多个所希望的光谱能量光谱谱型可避免(至少可推迟)再生表面积的昂贵又耗时的过程。另外，由于光谱能量光谱谱型影响材料最后的物理形式或物相及化学式，烧结过程本身可被减少或消除。催化剂大小和形状按照有关的原因，催化剂大小和形状通常被认为影响物理催化剂的活性。由粒子大小控制的反应选择性过去被用于确定催化途径。同表面积的情况一样，特定的粒子大小被认为可提供最大数量的活化键合位因而使反应速率最大化。大小和表面积的的关系在前面已进行了讨论。
根据目前一般是基于物理催化剂活性和反应对光谱机制的理解，催化剂的大小和形状的重要性有其它的原因。其中之一是称为“自吸收”的现象。当原子或分子产生其经典的光谱谱型时，其辐射的电磁能量可从原子或分子向外穿行进入到邻近空间。图22a显示从单一原子的辐射，而图22b是显示从一组原子的辐射。当越来越多的原子或分子集合在一起时，从集团中心的辐射被其邻近者吸收从而不可能使其出去进入到空间。根据原子团的大小和形状，自吸收可引起光谱发射光谱谱型的一些变化(见图23)。具体地说，图23a显示由一个单原子产生的正常的光谱曲线；图23b显示由于自吸收而产生的共振频率位移；图23c显示由一组原子自吸收产生的自蚀光谱谱型，及图23d显示由一组原子自吸收产生的自蚀光谱谱型。这些变化包括在共振频率和自蚀谱的位移。
伴随催化剂大小和形状的改变的光谱曲线和频率的变化会影响催化剂、化学反应和/或反应途径。例如物理催化剂的原子或分子可在反应系统中产生光谱频率，其与关键瞬变体和/或反应产物发生共振。对于较大的原子团例如在烧结催化剂中，共振频率位移与自蚀的组合可消除化学物种光谱曲线间的重叠，因此使共振条件最小化或破坏该条件。
根据由粒子大小产生的光谱曲线的变化，反应系统可沿一个或另一个途径进行。例如具有中等粒子大小的催化剂沿第一个反应途径进行而较大粒子的催化剂则定向该反应沿另一个反应途径进行。
伴随催化剂大小和形状变化的光谱曲线和频率的变化与具体的应用有关。根据使用的工艺和反应器类型的设计要求可在一定范围的尺寸和形状内制造工业催化剂。催化活性通常与反应器内催化剂床层的表面积成正比。随催化剂颗粒尺寸的减小表面积增加。似乎催化剂颗粒越小工业应用的效果越好。但情况并不总是如此。当使用催化剂颗粒非常细的床层时，需要高压以迫使反应的化学物质越过或通过催化剂床层。化学物质在高压下进入催化剂床层而在低压下离开床层(如另一侧)。这种在进入与离开间大的压力差称为“压降”。通常需要将催化剂大小、催化剂活性和越过催化剂床层的压降协调起来。
使用本发明的光谱催化剂容许更细致地进行综合考虑。例如可使用大的催化剂尺寸这样使经过催化剂床层的压降最小化。同时通过例如用一种或多种光谱催化剂的至少一部分增强物理催化剂仍可获得较小催化剂尺寸得到的高水平的催化剂活性。
例如假定10mm平均粒子大小的催化剂活性是5mm平均粒子大小催化剂活性的50％。但是对于5mm直径的催化剂，通过反应器的压降可能很大以致使反应不能经济地进行。过去工艺中的这个问题通常采用使用两倍量的10mm催化剂来获得与使用原始量5mm催化剂获得的活性相同或几乎相同的结果。但是另一种所希望的方法是使用原始量10mm物理催化剂和用至少一种光谱催化剂的至少一部分增强物理催化剂。通过使用光谱催化剂可使催化剂活性有效地加倍(或增加更多)，因此可获得与使用5mm催化剂大致相同程度的活性(或可能甚至更高的活性)。本发明使用传统的现有技术方法所用一半(或更少)的物理催化剂，因此本发明允许催化剂的尺寸较大同时可保持有利的反应容器压力条件以使反应经济地进行。
另一种解决物理催化剂床层中压降问题的方法是完全不用物理催化剂。例如在本发明的另一个实施方案中，在直通型反应器中使用光纤筛(如具有很大孔的一种)。与使用上述的5mm直径或甚至10mm直径的物理催化剂伴随的压降相比，如果孔径设计的够大则实际上通过筛时没有压降。根据本发明，光谱催化剂可被发射透过光纤筛从而催化流过它的反应物种。对现有技术方法的改进具有显著的加工方法上的意义包括低成本、高速度、改进的安全性，还有更多。
工业催化剂也可如尺寸一样在某一形状范围内制造。形状包括球形、不规则粒形、片形、挤出物形和环形。一些形状在制造时比其它的昂贵而一些形状比其它形状具有更优异的性能(如催化活性、强度和低压降)。虽然球形的制造不昂贵但球形催化剂装填的床层产生大的压降而且球形强度通常不高。在另一方面物理催化剂环形具有优异的强度和活性而且产生的压降很小，但它们的制造相对昂贵。
光谱能量催化剂在选择催化剂形状方面允许有更大的灵活性。例如不使用具有不可避免的高压降并导致对催化剂颗粒的机械损害、昂贵的球形催化剂装填的床层，而使用例如用光谱能量催化剂增强的单一层球形催化剂。该催化剂廉价且可保持活性，不产生大的压降因此可防止机械损害并可延长物理催化剂球的使用寿命。同样可使用更少的催化剂环通过例如补充至少一部分光谱催化剂而可获得相同或更高的催化活性。由于催化剂床层相对没有增加光谱催化剂的床层变得更小，因此反应过程以较快的直通速度进行。
应用增强现有物理催化剂的光谱能量催化剂和/或光谱环境反应条件具有如下的优点—允许使用形状不太昂贵的催化剂颗粒；—允许使用较少的催化剂颗粒总量；—允许使用具有较高强度的催化剂颗粒形状；和—允许使用具有更好压降特点的催化剂颗粒形状；使用它们代替现有的物理催化剂具有类似的优点—将催化剂颗粒的使用和费用一起消除；—允许使用强度更大的光谱催化剂传递系统；和—传递系统能够被设计成具有优异的压降特点。
催化剂的尺寸和形状对光谱发射光谱谱型也很重要，因为所有的物体都取决于它们的尺寸和形状的NOF。在维度上物体越小，在频率上其NOF越高(因为速度＝长度×频率)。同样，相同尺寸的两个物体但形状不同其NOF也不同(如1.0m直径球的共振NOF频率不同于1.0m有边的立方体的NOF)。波动能量(声的和EM两者)对特定的物体具有独特的共振频率。例如物理催化剂颗粒或浆态反应物的粉末颗粒这些物体可象天线一样作用，在其结构共振频率上吸收和发射能量。了解这些可以进一步操纵和控制反应体系组分(如物理催化剂、反应物等)的尺寸和形状以达到所需的效果。例如用于所需的反应途径的瞬变体其可产生30GHz光谱旋转频率。具有30GHz结构共振频率(3×108m/s 1×10-2m＝30×109Hz)的直径1cm的催化剂球能够用来催化反应。催化剂颗粒可与瞬变体的旋转频率结构共振给瞬变体提供能量以催化反应。同样结构共振的催化剂颗粒可进一步由光谱能量催化剂提供能量例如30GHz的微波辐射。因此应理解，能够比现有技术中反复试验的方法更精确地控制化学反应的光谱动力学。溶剂通常术语溶剂应用于混合物，在这混合物中溶剂是液体，但应理解溶剂也包括固体、液体、气体或等离子体和/或它们的混合物或/或其组分。现有技术通常将液体溶剂分为三大类含水、有机和非水溶剂。如果使用一种含水溶剂，那么意味着溶剂是水。有机溶剂包括烃类如醇类和醚类。非水溶剂包括无机非水物质。许多催化反应在溶剂中进行。
因为溶剂本身由能够深入影响化学反应的原子、分子或离子组成。溶剂由物质组成并且它们能够发射自己光谱频率的。本发明教导这些溶剂的频率经历与前述相同的基本过程，包括外差作用、共振和谐频。光谱学家与多年来就已了解到溶剂能够显著地影响由其溶质产生的光谱频率。同样化学家也多年来就了解到溶剂可影响催化剂的活性。但在现有技术中的光谱学家和化学家明显地没有将这些长期研究的溶质频率的变化与催化剂活性的变化关连起来。本发明意识到溶质光谱频率的这些变化会影响催化剂的活性和化学反应和/或通常的反应途径，这种变化包括光谱曲线的宽化。曲线强度的变化、共振频率f0的渐进或陡变的位移和甚至共振频率的陡变重排。
当考察图24a时，实线表示醇中邻苯二甲酸光谱谱型的一部分，而点划线表示邻苯二甲酸在溶剂己烷中的光谱谱型。考虑在醇中发生的反应，其中催化剂与邻苯二甲酸在1250的频率(中间较大的实曲线)共振。如果溶剂变为己烷，邻苯二甲酸不再在1250的频率处共振，而且催化剂也不能激发或给其提供能量。溶剂的改变使催化剂失效。
类似地参考图24b，当碘溶解在四氯化碳中时在580处产生高强度的曲线，如曲线B所示。在醇中如曲线A所示，相反碘在1050处产生中等强度的曲线或850处的低强度曲线。因此假定使用光谱催化剂的反应可直接与四氯化碳中的碘在580处共振。如果光谱催化剂不改变而将溶剂改变为醇，由于频率不再匹配能量不能传递从而使光谱催化剂不再起作用。具体地说，频率850的光谱催化剂将不再与新的850和1050碘的频率匹配与共振。
但是有一种可能性即随溶剂的改变催化剂将改变其光谱谱型。催化剂可与碘类似的方式变化，在这种情况下催化剂可继续反应而不管溶剂是否变化。相反，光谱催化剂的光谱谱型能够在与碘的光谱谱型相反的方向进行变化。在这种情况下催化剂再一次不能催化原来的反应。还有一种可能性，催化剂的改变会使催化剂与不同的化学物种共振而且有助于反应沿另一个反应途径进行。
最后考虑图24c中的图，其显示一系列的溶剂混合物，从最左边100％的苯到中心50∶50的苯和醇的混合物，到最右边100％的醇。溶质是苯基偶氮苯酚对大多数的溶剂混合物的频率为855～860。对50∶50的苯∶醇混合物其频率是855；或对98∶2的苯∶醇混合物其频率仍然是855。但是对99.5∶0.5的苯∶醇混合物其频率陡变为约865。在100％苯中通过865处与苯基偶氮苯酚共振的催化剂活性在甚至有一点醇(例如0.5％)存在溶剂中时其活性将失去。
因此应理解本发明提出的的光谱化学原则可适用于通常的催化和反应和/或反应途径。取代使用现有技术中选择溶剂和/或其它反应系统组分的反复试验方法而使用溶剂，其可以被剪裁和/或修饰以优化光谱环境反应条件。例如反应可以含有在400THz共振的关键反应参与物，而催化剂同时在800THz共振，调谐地传递能量。改变溶剂会引起参与物和催化剂的共振频率陡移到600THz。催化剂应与参与物直接发生共振，传递更多能量并更有效地催化反应系统。载体催化剂可以负载于载体上或未负载。未负载的催化剂是纯粹催化剂的形成体基本上没有其他的分子。未负载的催化剂很少在工业中使用因为这类催化剂通常表面积低因此活性也低。由于例如在一个工艺中的烧结或催化剂小分子聚集成较大的颗粒(其可降低颗粒的表面张力)而导致低表面积。未负载的催化剂一个实例是铂基合金网，其有时用于氨选择氧化制一氧化氮中。另一个实例是小银颗粒，有时用于由甲醇和空气制甲醛的催化反应中。当可能使用未负载的催化剂时，它们在各种工业过程中的优点包括直接成形和相对简单的装填。
负载的催化剂是由催化剂和其它粒子形成的，其它粒子起支撑催化剂骨架的作用。通常载体粒子应为惰性这样可给催化剂分子提供一个简单的物理脚手架。因此载体通常的一个功能是使催化剂具有形状和机械强度。载体也可减少烧结速度。如果催化剂的载体细粒化到与催化剂相似，载体将作为催化剂粒子间的“垫板”，因此可防止烧结。另一种理论认为在催化剂与载体间发生了相互作用，由此防止烧结。这一理论得到了许多观察的支持，即通过改变载体结构和组成催化活性也发生了改变。
通常由下述三种方法中的一种或多种制造负载催化剂浸渍、沉淀和/或结晶。浸渍技术使用已制备的载体，接着使其与含有催化剂或其前体的溶液接触。催化剂或催化剂前体扩散进入载体的孔道。加热或另外的转化过程，驱赶溶剂并使催化剂或前体转变为最后的催化剂。最常用的浸渍载体是难熔氧化物例如氧化铝和铝水合氧化物。这些载体被最大地应用于必须在极端条件下操作催化剂的场合，例如蒸汽重整，因为其需要合理的机械强度。
沉淀技术使用催化剂盐的饱和溶液(如通常是金属盐)。盐溶液迅速混合后接着以细粒的形式沉淀。沉淀物是这样得到的使用许多操作包括洗涤、过滤、干燥、加热和造粒。通常添加石墨润滑剂。沉淀的催化剂具有从属于高表面积的高活性，但它们一般不如浸渍催化剂强度高。
结晶技术产生的载体称沸石。这些结晶的催化剂沸石的结构基于SiO4和AlO4(见图25a其显示硅的四面体单元，和图25b显示铝的四面体单元)。这些单元以不同的组合连接形成结构族，其包括环、链和配位的多面体。例如SiO4和AlO4四面体单元能够形成截角八面体结构，其可形成A、X和Y沸石的结构单元(见图26a其显示一个截角八面体结构，线条表示氧原子和顶角为Al和Si原子；图26b显示由通过正方形面间的氧桥结合的截角八面体结合成的沸石；图26c其显示由通过六方形面间的氧桥结合的截角八面体结合成的X和Y沸石)。
沸石的晶体结构使其具有准确限定的孔大小和结构。其与浸渍或沉淀的载体中变化的孔大小不同。沸石晶体通过混合硅酸盐、铝酸盐和催化剂的溶液而制备。通常由加热引发晶化(见题目为“温度”一节中的温度的光谱影响)。最后的沸石结构根据硅/铝比、其浓度、加入的催化剂、温度甚至是使用的反应容器的大小决定，所有的这些都是环境反应条件。沸石通常具有比其它的催化剂载体更大的特殊性(如它们不仅仅加速反应)。它们也可驾驭反应沿特定的反应路径进行。
载体可影响催化剂的活性。通常现有技术将其影响归于几何因素。但是根据本发明，光谱因素也应考虑。已经完好地建立了溶剂影响由其溶质产生的光谱谱型的理论。溶剂可以是液体、固体、气体和或/等离子体。载体在许多情况下被认为仅是催化剂的固体溶剂。正因为如此，载体可影响由它们的溶质催化剂产生的光谱谱型。
正如溶解的糖可以被放入固相溶剂(冰)中，催化剂也可被放入是固相溶剂的载体中。这些载体固相溶剂具有与液体溶剂对催化剂影响类似的光谱影响。载体可改变它们的催化剂溶质的光谱频率，例如，通过使光谱曲线的宽化、曲线强度的改变、共振频率f0的渐进或陡变的位移及甚至是共振频率的陡然重排。
因此由于本发明的公开，载体的改变可对催化剂的活性产生巨大影响，这一点对于本领域普通技术人员而言应是很清楚的。载体影响由催化剂产生的光谱频率。催化剂光谱频率的改变产生对化学反应和催化活性的各种影响，包括加速反应速度及也引导反应以特定的反应途径进行。因此载体能够潜在地影响频率匹配，因此有利于反应系统组分和/或光谱能量谱型间的能量传递的可能性，这样允许特定的反应发生。中毒当由于添加了少量的其它组分如化学物种而使催化剂的活性降低时，则催化剂中毒。现有技术中把它归于含有额外电子(例如给电子体)的化学物种及在物理催化剂表面上毒物的吸收而使毒物本身阻挡了反应位。但是这些理论都没有对中毒作出满意的解释。
考虑镍加氢催化剂的情况。这些物理催化剂当有仅0.1％重量的硫化合物吸附到其上时物理催化剂便基本上失活。很难相信0.1％重量的硫能够提供如此多的电子而使镍催化剂失活。同样，很难相信0.1％重量的硫能占据如此多的反应位以致于使催化剂完全失活。因此没有一种现有技术的解释令人满意。
中毒现象可根据光谱化学更逻辑地理解。参考溶剂一节的实例，其中使用苯作溶剂及苯基偶氮苯酚作溶质，在纯苯中苯基偶氮苯酚具有865Hz的光谱频率。仅加入几滴0.5％的乙醇则苯基偶氮苯酚频率陡然改变为855。如果期望苯基偶氮苯酚在865共振，那么乙醇已使特定的反应中毒。加入少量的其它化学物种能改变催化剂和反应化学物的共振频率(f0)。加入的另外一种化学物种起到了毒物的作用而使催化剂和反应物种不能发生共振。(即附加物种的存在能移去任何基本的频率重叠因此阻止了任何明显的能量转移)。
除了改变化学物种的共振频率，加入少量的其它化学物，通过增加或减少光谱强度，也可影响催化剂及例如反应系统中其它原子和分子的光谱强度。考虑混合在铝-硅沉淀物中的镉和锌(见图27其显示铜和铋对锌/镉谱线比例的影响)。确定了在镉3252.5谱线与锌3345.0谱线间的正常比例。加入钠、钾、铅和镁对Cd/Zn的强度比几乎没有影响。但是铜的加入减少了锌谱线的相对强度而增加了镉的强度。相反，铋的加入增加了锌谱线的相对强度而减少了镉的强度。
同样考虑少量的镁对铜-铝混合物的影响(见图28其显示了镁对铜铝强度比的影响)。0.6％的镁将引起铜和铝谱线强度的显著减少。当含有1.4％的镁时，铜和铝的光谱强度都减少了约三分之一。如果铜的频率对催化反应非常重要的话，那么加入少量的镁会急剧地降低其催化活性。因此推断铜催化剂是由于镁而发生中毒的。
总而言之，对催化剂的中毒影响是由于光谱的改变。加入少量另外的化学物种到物理催化剂和/或反应系统中能够改变一种或多种化学物种(如反应物)的共振频率或光谱强度。催化剂可以保留不变，但改变关键的中间体。同样可改变催化剂而中间体保持不变。它们也可都改变或都不变而不理会加入的毒物。了解这一点对实现本发明的目的很重要，这包括靶向物种引起频率重叠或在这种情况下，特定地靶向一种或多种物种以阻止任何基本上的频率重叠，因此通过阻挡能量的传递而阻止反应的发生。助剂仅加入少量另外的化学物种到催化剂和反应系统中能够使催化剂失活，反之亦然。当加入的物种能增加催化剂的活性时称其为助剂。例如加入几个百分比的钙和钾的氧化物到铁铝化合物中以提高合成氨的铁催化剂的活性。在前面的题目为溶剂、载体和中毒部分已讨论了助剂作用的所有机制。并不令人惊讶的是某些载体事实上就是助剂。助剂通过改变光谱频率和强度而能改善催化剂和具体的反应和/或反应途径。虽然催化剂中毒时使反应物不能发生共振(即频率不能重叠)，但助剂却可使其共振(即频率重叠)。同样，助剂不是减少关键频率的光谱强度，而是可以增加关键频率的强度。
因此如果希望苯基偶氮苯酚在苯溶剂中于855处发生反应，可加入醇而醇被称为一种助剂。如果希望对苯基偶氮苯酚在865处也反应，可加入醇而其被认为是一种毒物。应理解，毒物和助催化剂的区别是观点问题，并取决于其所期望的反应途径和/或反应产物。它们都是同样基于本发明的光谱化学机制而起作用。浓度化学物种的浓度对反应速度和动力学的影响众所周知。浓度也影响催化剂的活性。现有技术通过不同的化学物种可相互碰撞的几率解释上述的影响。当一种特定的物种在高浓度时，就有许多单个的原子或分子存在。存在的原子或分子越多，它们与其它的原子或分子碰撞的可能性越大。但是现有技术的统计处理不能解释所有的情形。图29显示四氯化碳中不同浓度的N-甲基氨基甲酸酯。在低浓度时，谱线的强度相对较低。但是随浓度的增加，光谱曲线的强度也增加。在0.01M时，仅3460cm-1处的光谱曲线是明显的频率。但在0.15M时，3370和3300cm-1处的曲线也很明显。
当化学物种的浓度发生变化时，反应混合物中物种的光谱特征也改变。假设3300和3370cm-1对某一希望的反应途径是非常重要的频率。当低浓度时反应不能沿希望的途径发生。但是如浓度增加(及因此增加相关频率的强度)反应将沿希望的反应途径进行。如前所述浓度也与溶剂、载体结构、毒物和助剂有关。精细结构频率一般涉及测量能量和物质频率的科学称为光谱学，其在本发明中已进行了讨论。具体地说，讨论了三大类原子或分子光谱。电子谱，其由于电子的转移主要具有紫外、可见和红外区域的频率，发生在原子或分子中。振动光谱，其是由于例如分子内单个原子间的键运动引起，发生在分子内主要具有IR的频率。转动光谱，其主要是由于空间中分子的转动，也发生在分子内，具有微波或无线电波的频率。
前面对各种光谱和光谱学的讨论过于简单。实际上至少有另外三套光谱，其组成了本发明以上讨论的光谱，即精细结构光谱和超精细结构光谱和特精细结构光谱。这些光谱发生在原子或分子内，例如可从紫外延伸到低无线电波区域。这些光谱通常在现有技术的化学和光谱学书中作为附带的内容提及，因为现有技术中化学家通常更多地关注传统类型的光谱学即电子、振动和转动。
在物理和射电天文学领域中精细和超精细光谱非常盛行。例如宇宙学家画出氢的星际云的位置，及通过探测来自外太空的信号收集关于宇宙起源的信息，例如在1.420GHz，其是氢的超精细分裂频率的一种微波频率。是天文学家和物理学家而不是化学家建立了关于分子和原子的微波和无线电频率的大多数大数据库。化学家和物理学家在化学上使用精细和超精细光谱上的明显不同，已明显地导致在现有技术中的化学家没有太多注意(即使有的话)这些具有潜在应用价值的光谱。
再参考图9a和9b，巴尔莫系列(如频率曲线II)以456THz的频率开始(见图30a)。对单个频率的仔细考察表明不是在456THz处仅有一个卷边的窄峰，而是确有非常靠近的7条不同的曲线组成了456THz处的曲线。这7条不同的曲线是精细结构频率。图30b显示在氢中456THz曲线的发射光谱。高分辨率的激光饱和光谱更详细地显示于图31中。这7条不同的曲线位置靠得很近通常称为多重态。
尽管显示了7种不同的精细结构频率，但这7种频率可大致分为2种主要的频率。图30b中显示了两种高而且相对高强度的曲线。在0cm-1(456.676THz)和在相对波数0.34cm-1(456.686THz)的这两种高强度的曲线也显示在图31中。在456THz处看来是单一的频率实际上主要是由两上有微小差别的频率(456.676和456.686THz)组成的，这两种频率通常称为二重态而且所述的频率说成是发生了分裂。氢456THz二重态的两种主要频率间的差或分裂为0.010THz(100THz)或0.34cm-1波数。这种频率差10GHz称为氢456THz频率的精细分裂频率。
因此通常显示于普通电子光谱中的单个频率是由两个或多个靠得很近的不同的频率组成的。这些靠得很近的不同的频率称为精精细结构频率。由非常少的量分裂的两个精精细结构频率间的差称为精细分裂频率(见图32其显示了f1和f2包括了f0，其显示在f0的下面。f1和f2间的频率差称为精细分裂频率)。两种精精细结构频率间的“差”很重要，因为任意两个频率间的这种差是一种外差作用。
几乎所有的显示在图9a和9b中的氢频率都是二重态和多重态。这意味着几乎所有的氢电子光谱频率都具有精细结构频率和精细分裂频率(其表明可获得这些外差作用而用作为光谱催化剂，如果需要)。本发明揭示这些“差”或外差作用对某些反应能非常有用。但是在讨论这些外差作用的应用之前，在本发明中应更多地了解这些外差作用。对于氢的一些精细分裂频率(即外差作用)列于表3中。这些精细分裂的外差作用范围可从微波直到无线电波频率区域可到达的上限。
表3氢的精细分裂频率频率(THz) 轨道 波数(cm-1) 精细分裂频率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仅对于第一系列或氢中的曲线I就有多于23个精细分裂频率(即外差作用)。例如在1949年Charlotte Moore的经典参考书“原子能级”中可见精细分裂外差作用的列表。在该参考书中也列出了碳的133种精细外差作用间隔，其频率从14.1THz(473.3cm-1)直到12.2GHz(0.41cm-1)。氧的287种精细分裂外差作用从15.9THz(532.5cm-1)直到3.88GHz(0.13cm-1)。铂的23种的精细分裂间隔从23.3THz(775.9cm-1)直到8.62GHz(287.9cm-1)。
图33示意了电子频率分为几个靠得很近的精细频率的放大及分辨图。电子轨道用轨道数n＝0，1，2等标记。精细结构标记为α。图34是显示氢的精细结构的量子示意图。具体地说，氢原子n＝1和n＝2能级的精细结构。图35显示分别以“C”、“O”和“F”表示的碳、氧和氟的最低能级的多重态分裂。
除了原子的精细分裂频率外(外差作用)，分子也有类似的精细结构频率。分子精细结构和分裂的起源和衍生与原子的不同，但图形和实际的结果非常类似。在原子中，精细结构频率被认为是由于自旋电子与其自身磁场的相互作用而引起的。基本上这意味着单个原子球形电子云旋转并与其自身磁场的相互作用产生原子精细结构频率。现有技术中称该现象为“自旋—轨道偶合”。对于分子，精细结构频率对应于电子的实际转动频率或振动频率。因此对于原子和分子的精细结构频率都起源于转动。在原子的情况下，是原子自旋和绕其自身的转动，极类似于地球绕其轴的转动。在分子的情况下，是分子自旋并通过空间转动。
图36显示了SF6分子28.3THz(波长10.6μm、波数948cm-1)附近的SF6振动谱带的红外吸收光谱。分子高度对称并有点儿象陀螺一样旋转。用高分辩的光栅光谱仪得到光谱谱型。其在941和952cm-1间的宽谱带内有三条清晰的光谱曲线946、947和948cm-1(28.3、28.32和23.834THz)。
图37a显示了取自949和950cm-1之间的一个窄的部分，其在图37b中放大倍率以显示其更详细的结构。使用可调制半导体二级管激光来获得详细结构。当对光谱谱型进行更详细的考察时会发现更多的光谱曲线。对分子来讲，这些曲线称为精细结构频率。原子或分子总的能量是其电子、振动和转动能量的总和。因此本发明前面讨论的简单普兰克方程E＝hγ可以改写为如下的形式E＝Ee+Eγ+Er其中E是总能量，Ee是电子能量，Eγ是振动能量，Er是转动能量。对于分子的该方程示意在图38中。电子的能量Ee包括分子中的其中一个电子的轨道的变化。其由轨道数n＝1，2，3等标记。振动能量Ev是由分子内两个原子间振动速率的变化而产生，其由振动数n＝1，2，3等标记。最后转动能量Er是分子绕其质量中心旋转而产生的转动能量。转动能量由如角动量方程中确定的量子数n＝1，2，3等标记。
因此通过更详细地考察SF6的振动频率，精细结构分子频率变得明显。这些精细结构频率实际上是由分子转动产生的，“J”作为每一振动频率的子集。正如转动能级“J”在图38中被基本上平均分开，当其对频率作图时，它们也基本上被平均地分开。
通过考查一些另外的频率示意图，很容易理解这个概念。例如图39a显示了气态氯化氢的纯转动吸收光谱，和图39b显示了低分辨率时相同的光谱谱型。在图39a中，象“梳子”齿状分开的波对应于各自的转动频率。完全波(即含有整个梳子的波)频率从20延伸到500cm-1对应于全部的振动频率。当低分辨率或放大倍率时，这套转动频率呈现峰值在20cm-1的单一频率峰(598GHz)(见图39b)。其非常类似于如456THz的氢频率的原子频率呈现的方式(即低分辨率时仅有一个频率，在更高的放大倍率时证明其为几个不同的频率)。
在图40中显示了氰化氢的转动光谱(即精细结构)，其中“J”是转动能级。还注意到转动能级的整齐间距。(注意到光谱的定向与经典的光谱相反)。该光谱使用在水平Y轴上的透射而不是发射，因此强度沿Y轴向下而不向上增加。
另外，图41显示了FCCF的v1-v5的振动谱带(其中v1是振动能级1，v5是振动能级5)其包括许多转动频率。所有的精细锯齿状尖峰是对应于转动频率的精细结构频率。注意转动频率基本上整齐的间距。同时注意到转动频率强度的波动光谱谱型，及转动频率强度变化的光谱谱型。
考虑列于表4的一氧化碳基态的实际转动频率(即精细结构频率)。
表4CO基态的转动频率和导出的转动常数J跃迁频率(MHz)频率(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每一个转动频率以约115MHz的间距均匀隔开。现有技术的量子理论将这种整齐的间距归于如下的事实转动频率与Plank常数，及由方程B＝h/(8π2I)决定的转动惯量(即分子的质量中心)相关联，其中B是转动常数，h是Plank常数，及I是分子的转动惯量。由此现有技术确立了转动能级的频率方程，其对应于f＝2B(J+I)，其中f是频率，B是转动常数，和J是转动能级。因此分子的转动光谱(即精细结构光谱)证明是具有都以相同量间隔或分裂(即外差作用)的频率的一系列谐波谱线。该量在现有技术中称为“2B”，“B”指“转动常数”。在现有的分子频率的图表和数据库中，“B”通常以频率例如MHz列出。图42图示了CO的前4个转动频率。
该事实有几个理由令人感兴趣。列于许多数据库的转动常数“B”与分子转动频率间差的一半相等。这意味着B是相对基础频率“2B”的第一次谐波频率，其是所有转动频率间的外差作用差。列出的CO转动常数B是57.6GHz(57,635.970MHz)。其基本上是转动频率间差115GHz的一半。因此根据本发明，如果希望激发分子转动能级，可以使用“2B”的量，因为它是基本的首先产生的外差作用。另外，因为“B”对应于那些外差作用的第一次谐波，可以使用同样的“B”。
另外，现有技术教导如果希望使用微波激发，所使用的微波频率将被限制于激发处在或接近分子基态的能级(即图38中的n＝0)。现有技术教导在图38中当上升到较高的电子和振动能级时，所需要的频率对应于红外、可见和紫外区域。但是，对这点现有技术是错误的。
再一次参考图38，很清楚无论在详细考察下电子或振动能级为何物，转动频率被均匀地间隔。图38中显示的均匀间距是由于当向上推进通过较高的振动和电子能级时，转动频率被均匀地间隔的原因。表5列出了在几种不同转动和振动能级时氟化锂(LiF)的转动频率。
表5氟化锂(LiF)的转动频率振动能级 转动跃迁频率(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
从表5清楚可见，不管是那个振动能级，转动能级间的差为约86,000到89,000MHz(即86～89GHz)。因此根据本发明，通过使用在约86,000到89,000MHz间的微波频率可以激发分子从基态能级一直上升到其最高能级。这种作用在现有技术中甚至没有被很少地提及。具体地说，分子的转动频率能够被以独特的方式控制。第一转动能级具有89,740MHz的固有振动频率(NOF)。第二转动能级具有179,470MHz的NOF。因此，NOF转动1→2-NOF转动0→1＝差减频率转动2→1或179,470MHz-89,740MHz＝89,730MHz因此本发明发现以类似所有频率外差作用的方式通过相加或相减转动频率的NOF实现外差作用。具体地说，两个转动频率的外差作用产生一个差减频率。该差减频率碰巧正好是在核物理和光谱学手册中列出的导出转动常数“B”的两倍。因此当在分子中第一转动频率用所述的差减频率转动2→1激发时，第一转动频率与NOF转动0→1(即第一转动频率)将发生外差作用(即在这种情况下是相加)以产生NOF转动1→2，其是分子的第二转动能级的固有振动频率。换言之差减频率转动2→1+NOF转动0→1＝NOF转动1→2；或89,730MHz+89,740MHz＝179,470MHz既然本发明已经公开了转动频率实际上是均匀间隔的谐波，差减频率与第二能级的NOF叠加产生第三能级NOF。差减频率与第三能级NOF叠加产生第四能级NOF。如此等等。因此根据本发明，通过使用单一的微波频率可能激发在一个振动谱带的所有转动能级。
而且如果振动频率的所有转动能级被激发，那末振动频率也将相应地激发。进一步，如果电子能级的所有振动能级都被激发，于是电子能级也被激发。因此根据本发明的教导，通过使用单一的微波频率，可以激发分子的电子和振动结构的最高能级。这与现有技术的教导相反，即微波的使用局限于分子的基态。具体地说，如果目的是直接与转动或电子的较高能级共振，现有技术教导微波频率不能使用。但如果根据本发明，例如催化机制的作用是由例如与目标物种间接的通过外差作用的共振而引发的，于是可使用一种或多种微波频率给至少一个高能级的振动或电子态提供能量。因此，通过应用本发明的教导结合外差作用的简单方法，可以很容易地明白微波频率并未被限制于分子的基态能级。
本发明确信通过使用至少一种外差作用频率(如谐波)催化剂实际上能够间接激发目标物种。但催化剂也可直接与至少一种感兴趣的基础频率共振而激发目标物种。但对转动频率而言可使用两种机制。例如图42是表示CO在基态时的前四个转动频率的精细结构光谱图。CO的第一转动频率是115GHz。转动频率间的外差作用的差也是115GHz。第一转动频率和频率间外差作用的差相同。所有的高能级转动频率是第一频率的谐波。当仅处理现有技术中的转动常数“B”时这种关系并不明显。但如本发明描述的基于频率的光谱化学分析，使这样的概念很容易理解。
从考查LiF第一能级的转动频率中发现，第一和第二能级转动频率间的外差作用的差几乎相等。转动频率是第一转动频率的序列的谐波。因此如果用等于2B(即转动频率间的外差作用的谐波差)的频率激发分子时，本发明教导间接通过外差作用，能量可与所有较高的转动频率共振，而且可直接与第一转动频率共振。这是一个重要的发现。
现有技术公开了应用于光谱学中的许多常数，这些常数如转动常数“B”与转动的精细结构分子频率的谐波间距关联一样，以某种或另外的方式与原子或分子的频率相关联。α转动—振动常数是一个很好的例子。当振动能级变化时，所述的α转动一振动常数与相同转动能级频率微小的变化相关联。例如图43a是表示LiF相同转动能级而不同振动能级的频率。这些频率几乎相同，但不同振动能级间有几个百分数的变化。
参考图43b，其显示了图43a中不同振动能级的各种转动跃迁的所有频率间的差。在图43b中顶部谱线的转动跃迁0→1具有在振动能级0的频率89,740.46MHz。在振动能级1时，跃迁0→1为88,319.18MHz。这两种转动频率的差为1,421.28MHz。在振动能级2时，跃迁0→1为86,921.20MHz。其与振动能级1频率(88,319.18MHz)的差为1,397.98MHz。在不同振动能级间对相同的J转动能级而言这些微小的差几乎相等。对于J＝0→1的转动能级它们的中心在1,400MHz频率附近。
对于J＝1→2跃迁，能差中心约在2800Hz，对于2→3跃迁，差中心约在4200Hz。1,400、2,800、4,200Hz等这些不同的频率它们彼此都为谐波。另外，它们都是α转动—振动常数的谐波。正如实际分子转动频率是转动常数B的谐波一样，转动频率间的差是α转动—振动常数的谐波。因此如果用等同于α转动—振动频率的频率激发分子，本发明指出能量将间接通过外差作用与所有较高的转动频率共振。这是一个重要的发现。
考虑图44中显示的三原子分子OCS分子的转动和振动态。图44显示OCS中对于不同的振动态的相同转动能级(J＝1→2)。对于基态振动能级(000)，J＝1→2跃迁；及激发的振动态(100)J＝1→2跃迁，这两种频率的差等于4Xα1(4α1)。在另外的激发态，在基态振动能级(000)，J＝1→2跃迁与两个1-型二重分裂中心之间的频率差等于4Xα2(4α2)。在较高的激发振动态，在(000)与(0200)间的频率差为8Xα2(8α2)。因此可见转动—振动常数“α”实际上是分子频率的谐波。因此根据本发明，用“α”频率或“α”谐波激发分子将使其与分子各种转动-振动频率直接共振或间接和谐地发生外差作用。
另外令人感兴趣的常数是1-型双倍常数。该常数也显示于图44。具体地说，图44显示了三原子分子OCS的转动跃迁J＝1→2。正如原子频率有时分裂为二重态或多重态，转动频率也有时分裂为二重态。它们之间的差称为1-型双倍常数。这些常数通常小于(即较低的频率)α常数。对于OCS分子而言，α常数为20.56和10.56MHz，而1-型双倍常数为6.3MHz。这些频率都在电磁波谱中无线电波的部分中。
如本发明前面的讨论，能量通过两种基本的频率机制传递。如果频率基本上相同或匹配，那么能量通过直接共振传递。能量也可以间接通过外差作用而传递(即频率在与另外的频率叠加或差减后可以基本上匹配)。另外，如前所述，直接或间接的共振频率不能准确地匹配。如果它们仅仅靠得很近，仍然可传递相当大的能量。使用与分子或其它物质通过外差作用相关联的任何常数或频率可以例如将能量传递到物质中，因此可以直接与物质相互作用。
在氢和氧化合形成水的反应中，本发明指出给原子氢和羟基自由基的反应中间体提供能量对维持反应很关键。在这一点，物理催化剂铂直接给两个反应中间体提供能量或间接与其共振。铂也可以给处在多重态能级的中间体提供能量，创造能量放大的条件。本发明也教导如何通过使用原子精细结构频率而复制铂的作用机制。
本发明前面已讨论了在频率间仅有微小变化时与精细结构频率发生共振(即456.676和456.686THz)。但与精细结构频率发生间接共振是在显著的差别时。具体地说，通过使用精细分裂频率，其不过是精细结构频率间的差或外差作用，本发明指出可获得间接的共振。通过考察氢456THz的精细结构和精细分裂频率(见例如图30和31和表3显示了许多外差作用)。也就是说，精细结构频率间的差可由下式计算456.686THz-456.676THz＝0.0102THz＝10.2GHz
因此如果给氢原子施用10.2GHz的电磁能量(即对应于微波的能量)，那么通过与其发生间接共振给456THz电子光谱频率提供能量。也就是说，10.2GHz与456.676THz叠加产生456.686THz的共振频率。从456.686THz中减去10.2GHz产生456.676THz的共振频率。因此通过给氢原子引入10.2GHz的能量，氢原子在456THz的频率被激发。可使用微波的频率激发电子能级。
根据本发明，使用模拟的催化机制的组合也是可能的。例如如下是可能的1)间接通过外差作用与氢原子频率发生共振(即精细分裂频率)；和/或2)在多重态频率与氢原子共振。使用微波频率组合，这样的多重态共振能够同时、顺序、和/或以线性调频脉冲或短脉冲群方式发生。例如氢的10,87GHz，10,2GHz，3,23GHz，1.38GHz和1.06GHz的单个微波精细分裂频率能以顺序的方式应用。另外，氢的许多精细分裂频率没有包括在本发明描述中，其取决于可获得的设备的频率范围，本发明提供了剪裁选择的频率以适合可获得设备能力的方法。因此根据本发明的教导其灵活性很大。
根据本发明传递多重态电磁能量频率的另外方法是使用作为较高频率载波的较低的频率。这可以通过例如以短短脉冲群产生10.2GHzEM能量而实现，这一短脉冲群以约239MHz的频率发出。这两种频率都是氢的精细分裂频率。其也可通过连续传递EM能量及在约239THz的频率改变振幅而实现。这些技术可以单独使用或与本发明公开的各种其它技术组合使用。
因此通过模拟催化剂作用的一个或多个机制及通过利用原子精细结构频率和分裂频率，使用微波和无线电波频率有可能给较高的原子能级提供能量。因此通过选择性地给特定原子提供能量或靶向特定的原子，有可能催化和引导所希望反应得到希望的最终产物。根据环境条件，选择使用较低的频率具有许多优点。较低的频率通常可更好地穿透进入大的反应空间和体积中，及更好地适合于大规模地工业应用。与传递较高频率(如激光)的大的、笨重的设备相反，较低的频率可以用便携、紧凑型设备更容易地进行传递。光谱催化剂频率的选择是以简单为理由以使其避免与其它的EM能量源干扰。因此根据本发明，对外差作用和精细结构分裂频率的基本方法的理解可使在设计和以靶向的方式应用光谱催化剂时有更大的灵活性。具体地说，不是简单地重复物理催化剂的光谱谱型，本发明指出只要遵循本发明的教导，充分利用电磁波谱中全部范围内的频率是可能的。因此某些希望的频率可以施用而其它不那么希望的频率可以从靶向反应系统中一个特定的参与物和/或组分的应用光谱能量催化剂中排除出去。
作为另外的实例，再一次参考氢和氧形成水的反应。如果希望通过复制在微波区域的催化剂作用机制来催化水的反应，本发明教导有几种方式可选择。另外这样的选择是应用了铂给羟基自由基的反应中间体提供能量的知识。除了氢原子，羟基自由基的B频率为565.8GHz。其意味着转动频率间的实际外差作用的差是2B，或1,131.6GHz。因此这样的频率可被利用以实现羟基自由基中间体的激发。
另外，羟基自由基的α常数为21.4GHz。因此该频率也可用来给羟基自由基提供能量。因此通过引入氢氧气体到室中并用21.4GHz辐射该气体，就会形成水。这种特定的千兆赫能量是对于相同转动能级但不同振动能级的转动频率的谐波外差作用。该外差作用的频率给所有的转动频率提供能量，所述的所有转动频率给振动能级提供能量，所述的振动能级给电子频率提供能量，所述的电子频率催化反应。因此上述的反应可用在几个可应用频率上使用的光谱催化剂催化或靶向，所有这些频率可与在一个或多个参与物中的一个或多个频率匹配从而允许能量传递。
再进一步，565.8GHz或甚至1,131.6GHz频率的传递将导致分子中基本上所有的转动能级被提供能量从基态一直上升。这种方法以两种方式复制催化剂作用机制。第一种方式是通过给羟基自由基提供能量并维持关键的反应中间体以催化形成水。第二种从催化剂复制的机制是分子中多重态的能级提供能量。因为转动常数“B”与转动频率关联，外差作用发生在分子中的所有能级中。因此使用频率“B”给分子中所有的能级提供能量。这提高了建立能量放大系统的效力，如在有物理催化剂铂时发生的情况一样。
再进一步，如果用与1-型双倍常数相对应的频率给分子提供能量，可以用基本上类似于使用出自原子光谱的精细分裂频率的方式使用该频率。在双重态中的两种频率间的差为外差作用，而且以其外差作用频率(即分裂频率)向双重态提供能量将会给基本的频率提供能量而催化反应。
更进一步的实例是使用原子精细结构频率的组合。例如通过使用具有在中心频率±21.4GHz(即转动频率间变化的α常数谐波)附近振动变化的恒定中心频率1,131.6GHz(即羟基自由基转动频率间的外差作用的差)，则1,131.6GHz EM的能量可以短短脉冲群的方式被利用，该短脉冲闪现的频率为21.4GHz。
既然相同的能级转动频率间有微小的变化，那么可利用频率范围以构建短脉冲群。例如，如果最大的“B”是565.8GHz，那么转动频率的外差作用对应于1,131.6GHz。如果最小的“B”为551.2GHz，那么其对应于转动频率的外差作用在1,102GHz。因此能量从1,100GHz开始增加到频率1,140GHz的“线性调频脉冲”或短脉冲群都可使用。事实上可建立发射机以21.4GHz的速度发射“线性调频脉冲”或短脉冲群。
无论如何，有许多方法可利用具有附带外差作用和谐波的原子或分子精细结构频率。理解催化剂的作用机制可使本领域普通的技术人员以本发明的教导为武器利用出自从高频率的紫外线和可见光区域一直到有时更可操纵的微波和无线电波区域的光谱催化剂。而且，本发明使本领域普通的技术人员能计算和/或确定微波和无线电波能量对化学反应和/或反应途径的影响。超精细频率超精细结构频率类似于精细结构频率。从放大的标准频率光谱谱型的一部分中可见精细结构频率。从放大的精细结构光谱谱型的一部分可见超精细频率。精细分裂频率比电子谱在较低的频率发生，主要在电磁波谱的红外和微波区域。超精细分裂频率比精细结构谱图在更低的频率发生，主要在电磁波谱的微波和无线电波区域。精细结构频率通常由至少是电子与其自身的磁场相互作用引起。超精细频率通常由至少是电子与核磁场的相互作用引起。
图36显示SF6分子的转动-振动谱带频率光谱谱型。转动-振动谱带和精细结构也显示于图45中。但精细结构频率可由放大小部分的标准振动谱带的光谱谱型所见(即图45中的较低频率部分表示精细结构频率的某些部分)。在许多方面，观测精细结构频率就象用放大镜观测标准光谱谱型。看起来象平坦和无意义的标准振动频率谱带部分放大后显示许多具有较低频率分裂的曲线。这些很多的其它曲线是精细结构曲线。类似地，通过放大上述得到的精细结构光谱谱型的似乎无趣的一小部分后，发现还有许多曲线的另外光谱谱型，其称为超精细光谱谱型。
图46是SF6精细结构光谱谱型一小部分(如从0到300)的放大图。超精细光谱谱型包括由均匀的较低频率分开的许多曲线。这次是放大精细结构光谱谱型而不是标准的振动光谱谱型。发现更多的曲线甚至靠得更近。图47a和47b显示了图46中标有星号(即“*”和“**”)两条曲线的更进一步的放大图。
在图46中显示的单一卷边的曲线，证明是相互间隔很近的成系列的几条曲线。这些是超精细频率曲线。因此精细结构光谱谱型是由几个更多的相互间隔很近的曲线组成的。这些其它的甚至相互靠得更近的曲线对应于超精细频率。
图47a和47b显示超精细频率曲线的间隔靠得很近而且间距有些规则。超精细曲线分裂的小的量称为超精细分裂频率。超精细分裂频率也是一种外差作用。该概念基本上类似于精细分裂频率的概念。被分裂的两条曲线间的差称为分裂频率。如前定义，两条曲线间的差称为外差频率。因此超精细分裂频率都是超精细频率的外差作用。
因为超精细频率曲线是由精细结构曲线放大得到的，发生的超精细分裂频率仅是精细结构分裂频率的一部分。精细结构分裂频率其实就是几条曲线，其在标准光谱频率附近相互靠得很近。精细结构分裂频率的放大结果是超精细分裂频率。超精细分裂频率其实就是几条更多的曲线，其相互间隔很近。曲线相互靠得越近，分开它们的距离或频率越小。分开任何两条曲线的距离是外差频率。因此任何两条曲线靠得越近，它们间的外差作用频率就越小(低)。超精细分裂频率间(即超精细频率被分裂的量)的距离是超精细分裂频率。也可称为常数或间隔。
氢的电子光谱频率是2,466THz。该频率由间距10.87GHz(0.01087THz)的精细结构曲线组成。因此精精细分裂频率为10.87GHz。精细结构曲线由超精细曲线组成。这些超精细曲线被23.68和59.21MHz间隔开。因此23和59MHz都是氢的超精细分裂频率。氢的其它超精细分裂频率包括2.71，4.21，7.02，17.55，52.63，177.64和1,420.0MHz。超精细分裂频率比精精细结构分裂频率的相互间隔甚至更近，因此超精细分裂频率比精细分裂频率更小更低。
因此超精细分裂频率比精细分裂频率更低。这意味着超精细分裂频率不像精细结构频率一样处在红外和微波区域，而是在微波和无线电波区域。这些较低的频率是电磁波谱的MHz(106赫兹)和Khz(103赫兹)的区域。图48显示氢的几个超精细分裂频率(图48显示氢在n＝2到n＝3跃迁的超精细结构)。
图49显示CH3I的超精细频率。这些频率是该分子精细结构频率的放大。既然分子的精细结构频率实际上是转动频率，所显示的实际上是转动频率的超精细分裂。图49显示正处于J＝1→2转动跃迁的超精细分裂。两个最高的曲线间的分裂小于100MHz。
图50显示ClCN分子的另外一个实例。这套超精细频率从ClCN的振动基态的J＝1→2跃迁开始。注意超精细频率由几兆赫兹(MHz)隔开，而且在几个地方甚至小于一兆赫兹。
在图51中显示了NO的J＝1/2→3/2转动跃迁的能级示意图和光谱谱型。
图52中显示NH3的超精细分裂频率。注意频率间隔相互很近致使底部的度量单位为千赫兹(Kc/sec)。使用电子束光谱仪可获得谱线的超精细特征。
正如精细结构频率，超精细结构频率是原子和分子频率的外差作用。因此如果用等于超精细分裂频率(超精细频率间的外差作用的差)的频率激发原子或分子时，本发明教导与超精细分裂频率相等的能量将间接地通过外差作用与超精细频率共振。相关的转动、振动和/或电子能级将依次被激发。这是重要的发现。其可使人们使用更多的无线电波和微波频率去选择性地激发和靶向特定的反应系系统组分(如原子氢中间体可用例如2.55，23.68，59.2和/或1,420MHz激发)。
类似精细频率，超精细频率也包括如二重态的特征。具体地说，在一个本希望发现仅有单一超精细频率曲线的区域相反却有两条曲线。典型地，在所希望单一超精细频率位置的每一边有一条曲线。图53和54中显示了超精细二重态化的情形。该超精细光谱谱型也是从NH3得到的。图53对应于J＝3的转动能级和图54对应于J＝4的转动能级。在J＝3的曲线(即图53中)中可最容易看到二重态化的情况。这里有两组短的曲线、一个高的，然后是两组更短的曲线。每组短曲线一般定位于本来期望仅发现一条曲线的位置。相反却有两条曲线，每条在主曲线位置的每一边。每套曲线是超精细的二重态。
有不同的符号表明(二重态化的来源)例如l-型、二重态化、K二重态化和A二重态化等，而且它们都有自己的常数或间距。不涉及关于不同类型二重态形成的详细理论，任何两种超精细多重态曲线间的间距也是外差作用，因此所有这些二重态化常数代表了频率外差作用。因此根据本发明那些频率外差作用(即超精细常数)可被用作光谱能量催化剂。
具体地说，在原子或分子中的频率可被直接或间接地激发。如果目的是出于一些理由激发氢的2,446THz的频率，那么例如紫外激光可以466THz的电磁辐射来辐射氢。这可直接激发原子。但如果不能得到这样的激光，那么氢的10.87GHz精细结构分裂频率可用微波设备获得。兆赫兹的频率将与在2,466的两条间隔很近的精细结构曲线发生外差作用(即相加或相减)，并激发2,466THz的频率谱带。这将间接激发原子。
更进一步，通过使用由微波设备产生的23.68MHz氢的超精细分裂频率激发原子。23.68MHz的频率与在2,466的两种靠近的超精细频率曲线发生外差作用(即相加或相减)，而且在2,466THz激发精细结构曲线。精细结构曲线的激发依次将导致氢原子2,466THz电子频率的激发。
更进一步，在电磁波谱的无线电波和微波部分，氢的附加超精细分裂频率也可用来激发原子。例如可使用具有2.7MHz，4.2MHz，7MHz，18MHz，23MHz，52MHz和59MHz的无线电波谱型。它可激发几个氢的不同超精细频率，及其可基本上同时激发它们。它引起精细结构频率的激发，其依次将激发氢原子中的电子频率。
再进一步，根据可得到的设备和/或设计，和/或操作限制，某些传递模式的变化也可使用。例如较低频率的一种能作为较高频率的载波频率。52MHz的连续频率可有频率为2.7MHz的振幅变化。或59MHz的频率以4.2MHz的频率脉冲输出。有许多组合和/传递频率的不同方法，包括不同波形的持续时间、强度形状、有荷周期等。根据被激发的那个超精细分裂频率，例如各种和特定的跃迁的发生可被精确地修正和控制，以能够使用精细和/或超精细分裂频率来实现对反应系统的精确控制。
因此本发明的主要点是一旦理解了当频率匹配时能量即可传递的道理，那么确定哪些频率匹配则是下一步的事情。本发明公开了如何精确地实现那一目的。设备限制、操作限制等之间的相互作用可决定为某一特定的目的那些是最适合的频率。因此不仅直接共振而且间接共振都是适合于光谱能量催化剂应用的方法。电场另外一种修饰物质光谱谱型的方法是将物质置于电场中。具体地说，在电场存在的情况下，原子和分子的光谱频率谱线能够分裂、位移、宽化或改变强度。为纪念发现者J·斯塔克，电场对谱线的影响被称为“Stark效应”。在1913年，当斯塔克在氢火焰存在下使用高电场时，他发现氢的巴尔莫(Balmer)系列(即图9a和9b的曲线II)分裂成几个不同的分量。在介入此后的数年，斯塔克的原始发现已发展成光谱学中的一个独立的分支，即通过测量由电场引起的各自谱线的变化来研究原子或分子的结构。
电场效应与精细和超精细分裂频率有一些类似的地方。具体地说，如前所述，精细结构和超精细结构频率及它们的低频率分裂或偶合常数，是由在电子电场和电子或核的磁场之间的原子或分子的内部相互作用引起。电场效应是类似的，除非不是使用来自原子内部的电场而是使用来自原子外部的电场。斯塔克效应主要是来自原子或分子外部的外部电场与已经在原子或分子内建立了的电和磁场之间的相互作用。
当考察电场对原子、分子、离子和/或它们的组分的影响时，也应该考虑电场的性质(例如，如电场是静态的或动态的)。静电场可由直流电产生。动态电场随时间变化，而且可由交流电产生。如果电场来自交流电，那么也应考虑与例如原子或分子频率可比的交流电的频率。
在原子中，外部电场干扰原子中电子的电荷分配。对电子自己电场的干扰会引起其中的偶极运动(即微小的电荷不平衡分配)。这种不平衡的电子偶极运动于是与外部电场相互作用。也就是说，外部电场首先引起电场内的偶极运动，然后与偶极相互作用。最后的结果是原子频率分裂为几个不同的频率。频率被分裂的量由电场的强度决定。也就是说，电场越强，分裂的距离越大。
如果分裂直接随电场的强度变化，那么其被称为第一级分裂(即Δγ＝AF，其中Δγ是分裂频率，A是常数，F是电场强度)。当分裂随场强的平方变化时，其称为第二级分裂或二次效应(即，Δγ＝BF2)。一种或两种效应可以物质的各种形式出现。例如氢原子在低电场强度时表现第一级Stark效应，而在高场强时出现第二级Stark效应。很少研究随电场强度三次方或四次方等变化的其它电场效应，尽管也产生分裂频率。钾的二级电场效应显示于图55和56中。图55显示依据电场的4s和5p能级变化的示意图。图56显示了5p2P1/2.3/2→4s2S1/2跃迁波数的从零场位置的偏移对电场平方的变化曲线。注意频率分裂或频率的分离(即从零场波数的偏移)随电场强度的平方(v/cm)2变化。
分子内Stark效应的机制比原子内的效应简单。大多数分子已经有电偶极运动(即微小的不平衡电荷分布)。外部电场简单地与已在分子内的电偶极运动相互作用。相互作用的类型，即一级和二级斯塔克效应，对不同形状的分子也不同。例如大多数对称的陀螺(top)分子具有一级斯塔克效应。非对称转动体通常具有二级斯塔克效应。因此如在原子中一样，在分子中由于外部电场而引起的频率分裂或分离要么与电场强度本身，要么与电场强度的平方成正比。
图57显示了一个实例，其图示了CH3Cl分子的J＝0→1转动跃迁的频率分量如何响应外部磁场。当电场非常小时(如小于10E2esu2/cm2)，主要的效应是三种转动频率移向了较高的频率。当场强增加时(如在10～20E2esu2/cm2)，三种转动频率分裂为五种不同的频率。随电场强度的连续变化，这五种频率继续位移到甚至更高的频率。五种频率间的一些间距或差不管电场强度的改变而保持不变，但其它的间距逐渐变得更大和更高。因此外差作用的频率可激发在一种电场强度下的分裂频率而在另外一种电场强度下却不行。
另一个分子的实例显示于图58中。(这是在图44中显示的相同的OCS分子J＝1→2时的斯塔克效应示意图)。图58显示了在水平频率轴上以零点为中心的J＝1→2的转动跃迁频率。零点为中心的这一频率在没有外部电场的情况下是单一的频率。但当施加电场时，单一转动频率分裂为两个。电场越强，两频率间的的分裂越宽。新频率的其中之一位移得越来越高，而另一个频率位移得越来越低。因为两频率间的差随电场强度的变化而变化，外差作用的的分裂频率可激发在一个场强中的转动能级而在另一个中则不行。电场可影响反应参与物的光谱频率，及影响反应的光谱化学。
谱线的宽化和位移也随分子内斯塔克效应发生。当来自周围原子、离子或分子的电场影响所研究物种的光谱发射时，产生了分子内斯塔克效应。也就是说，外部的电场来自其它的原子或分子而不是直流或交流电。其它的原子或分子在恒定的运动中，而且因此它们的电场在时空上是非匀质的。不是频率分裂成几个容易观察的窄频率，而是原始频率简单地变得更宽，包容了大部分，可能不是全部分裂频率所占据的位置(即宽化)。溶剂、载体、毒物、助剂等是由原子和分子及其组分组成的。现在应理解它们的许多作用是分子内斯塔克效应的结果。
上述的实例表明电场是如何分裂、位移，及物质的光谱频率如何宽化。但谱线的强度也受影响。它们的一些强度变化显示于图59a和59b中。图59a显示了非对称陀螺分子的转动跃迁J＝4→5跃迁的斯塔克分量的光谱谱型；而图59b对应于J＝4→4。强度依据转动跃迁、分子结构等及电场强度而变化。
令人感兴趣的斯塔克效应出现在如具有超精细(转动)频率的分子结构中。产生超精细频率的一般原理是由电子和原子核间的相互作用而产生超精细频率。相互作用可受外部电场的影响。如果所应用的外部电场弱，那么斯塔克能量比超精细能量(即转动能量)的能量小很多。超精细谱线分裂为不同的新谱线，而且谱线间的分离(即分裂)很小(即无线电波频率和特别低的频率)。
如果外部电场很强，那么斯塔克能量比超精细能量大很多，而且分子有时剧烈地在电场附近前后振荡。在这种情况下，超精细结构完全地改变了。几乎好象不再有任何的超精细结构。斯塔克分裂基本上与如果没有超精细频率时本应观察到的一样，而且超精细频率简单地只起对斯塔克分裂频率小的微扰作用。
如果外部电场强度适中，那么斯塔克和超精细能量基本上相等。在这种情况下，计算变得非常复杂。一般地说，斯塔克分裂非常接近作为超精细分裂的相同频率，但不同分量的相对强度可随外部电场强度的微小变化而迅速改变。因此在一种电场强度下一种分裂频率占主导，而在电场强度仅高1％时完全不同的斯塔克频率可在强度上占主导。
所有关于斯塔克效应的上述讨论集中于由于静电场产生的效应，例如由于直流电产生的效应。动态场的斯塔克效应或由交流电产生的随时间变化的电场非常令人感兴趣而且可以是完全不同的。会出现那些效应取决于与所讨论物质的频率可比的电场(即交流电)频率。如果电场的变化非常缓慢，例如用60Hz墙壁装电源插座的电，那么会发生正常或静电类型的电场效应。当电场从零变化到最大的场强时，物质的频率以电场的变化速度从它们未分裂的频率变化到它们分裂最大的频率。因此电场频率可调整分裂现象的频率。
然而，随着电场频率增加，开始尽快进行的第一个对频率的测量是谱线宽度(见图16中的谱线宽度示意图)。曲线的谱线宽度是其横过的距离，而且这一测量实际上是从曲线的一边到另一边的非常微小的外差作用频率测量。在室温时的线宽频率典型地为约100KHz。从应用的观点看，线宽代表了分子的驰豫时间，其中驰豫时间是任何瞬时现象消失所需的时间。因此如果电频率比线宽频率显著地小，那么分子有足够的时间调整适应于电场的缓慢变化，从而发生正常的或静态型的斯塔克效应。
如果电频率比线宽的频率略小，那么分子改变其频率使基本上与电场频率协调(即其包容了电场频率)。其显示于图60中，其中显示了处在各种频率应用电场的OCS的J＝1→2跃迁的斯塔克效应。字母“a”对应于具有静态DC电场的斯塔克效应；“b”对应于具有1KHz电场的斯塔克频率的宽化和模糊；“c”对应于1,200KHz电场的正常的斯塔克效应。当电场频率接近KHz线宽的范围时，斯塔克曲线随电场频率改变它们的频率，而且变得宽化和有些模糊。当电场频率向上位移到超过线宽范围约1,200KHz，正常的斯塔克类型曲线又变得卷曲和易区分。在许多方面，分子不能与迅速的电场变化相一致则简单地平均化斯塔克效应。在上述三种情况下，斯塔克频率的周期分裂可被电场频率，或其第一次谐波(即2X电场频率)所调整。
在分子内电频率不断增加时应快速完成的下一个频率测量是两种转动能级间的跃迁频率(即超精细频率)。当电场频率接近两个能级间的跃迁频率，分子内跃迁频率的辐射将引起在能级间的前后跃迁。分子在电场的频率下在两个能级间前后振荡。当电场频率和跃迁能级频率基本相同时(即在共振时)，分子将在两个能级上前后振荡，而且两个能级的谱线同时出现且强度大致相同。通常一个时间只有一种频率，但共振的电场会使分子在基本相同的时间内出现在两个能级上，因此有两个跃迁频率出现在其光谱谱型中。
而且，对于足够大的电场(如用于产生等离子体的那些)而言，附加的跃迁能级频率可以与电场频率基本相等的整齐的间距出现。同样当在电场频率被奇数去除的频率时(如电场频率“fE”被3或5或7除，即fE/3或fE/5等)，可发生跃迁能级频率的分裂。
所有电场的不同效应引起新的频率、新的分裂频率和新的能级状态。
进一步，当电场频率与例如原子或分子的跃迁能级频率相等时，可形成具有相反频率负荷和相等强度的第二分量。这是负斯塔克效应，其具有相等和相反频率负荷的两种分量破坏性的彼此相消。以光谱化学的观点看，如果这样靶向的跃迁对反应路径重要时，其相当反应系统中的负催化剂或毒物。因此电场引起斯塔克效应，它就是物质(如原子和分子)光谱频率的分裂、位移、宽化或强度变化和跃迁态变化。如本发明已讨论的其它许多机制，反应系统光谱频率的变化能影响反应速度和/或反应路经。例如，考虑象如下的反应系统C C
A+B→I中间体→D+F其中A和B是反应物，C是物理催化剂，I代表中间体，及D和F是产物。
假定一个论点是反应通常仅以中等的速度进行，事实上看是物理催化剂产生了仅与中间体谐波接近的几个频率。进一步假定当电场增加时，催化剂频率将位移以使催化剂的几个频率现在是准确的或基本上准确的中间体谐波。其导致例如反应以较快的速度催化进行。因此应用斯塔克效应通过频率匹配可获得更有效的能量传递(即当频率匹配时能量传递)。
如果反应通常仅以中等的速度进行，许多“解决方法”包括将反应系统置于极其高的压力下。高压导致光谱谱型的宽化，其可通过共振频率的匹配改进能量传递。通过理解催化剂作用机制的基础，高压系统可被例如可产生宽化的简单电场所取代。不仅其对于工业制造商而言成本较低，而且其对于制造时从例如高压设备中移出的操作而言更安全。
一些反应物当混合在一起时根本不可能快速地反应，但当电场加入后反应相当迅速。现有技术可能称这样的反应是通过电场作用而被催化进行的，及其方程如下 EA+B＞D+F和A+B→D+F其中E是电场。在这种情况下，不是应用催化剂“C”(如上述)获得了产物“D+F”，而是电场“E”的应用。在这种情况下，电场通过改变反应系统中一种或多种组分的光谱频率(或光谱谱型)而起作用，这样频率可发生共振进而反应可沿所需的反应路径进行(即当频率匹配时能量就传递)。以这样的方式理解，电场就变成了改变原子和分子光谱频率的另一个工具，因此而影响光谱化学中的反应速度。
反应路径也很重要。在不存在电场的情况下，沿反应路径进行后得到一组产物C CA+B→I中间体→D+F但是如果加入了特定强度的电场，在某些特定场强时光谱频率变化如此地大，以给不同的中间体提供能量，而且使反应沿不同的反应路径进行C CA+B→I中间体→G+HE E这类似于本发明早先讨论的概念，考虑到依据温度变化不同产物的形成。温度的变化引起光谱频率的变化，因此不同的温度对不同的反应路径有利。同样电场引起光谱频率的变化，因此不同的电场对不同的反应路径有利。通过对特定反应系统调整电场，不仅可控制反应速度而且可控制生成的反应产物。
通过改变电场强度调整含有或没有物理催化剂反应的能力在许多生产情形是有用的。例如建造仅有一套物理的装置反应系统可能是更节约成本的，这样可使用一种或多种电场根据所希望的产物而改变反应动力学和产物。这可节约拥有生产每一组化合物的独立物理装置的费用。
除了改变电场的强度外，也可改变电场的频率。假定引入特定强度的静电场(即直流电)后反应将以很快的速度进行，如下式CCA+B→I中间体→D+FEE
但是进一步假定，由于反应器的设计和定位，其很容易用交流电传递随时间变化的电场。非常低频率的场例如用壁装插座60Hz的电可以产生正常的或静态型斯塔克效应。因此，反应器可适应60Hz的电场，而且具有在静电场存在下发生的同样的反应速度的增加。
如果某些的物理催化剂产生接近中间体频率的光谱频率，但不完全一致，过去物理催化剂的活性能够通过使用较高的温度而得以改进。如前所述，较高的温度实际上宽化了物理催化剂的光谱谱型从而引起物理催化剂的频率至少部分与至少一种中间体匹配。此处重要的是高温锅炉可被最小化，或全部不要，取而代之的是使用例如可宽化光谱频率的中等频率的电场。例如一种约100KHz的频率，等同于室温时典型谱线宽度的频率，可宽化基本上所有的光谱曲线并引起物理催化剂光谱曲线匹配那些例如所需的中间体的频率。因此电场能够引起物质具有好象温度已升高时发生的行为，而实际上没有发生。类似地，任何可引起谱线宽度变化的对光谱的操纵，(例如电场、声场、外差作用等)，可使物质表现出象其温度已改变时所发生的行为)。
斯塔克频率的周期分裂可用电场频率或其第一谐波进行调整(即用电场频率调整一级斯塔克效应，而用两倍的电场频率调整二级斯塔克效应)。假定在氢反应中使用金属铂催化剂，并希望激发氢原子的2.7MHz的超精细频率。本发明前文已公开可以用电磁幅射传递2.7MHz频率。但是也可使用2.7MHz的交流电电场来代替。由于铂是金属且导电性良好，铂被认为是交流电电路的一部分。铂显示了具有在2.7MHz频率分裂的所有频率的斯塔克效应。当在足够强的电场中时，会产生与电场频率整齐间距相同的附加跃迁频率或“边带”。在铂原子中有许多的2.7MHz外差作用的分裂频率。该大量的外差作用输出可激发氢2.7MHz的超精细频率并引导反应进行。
另外一种实现反应的方法当然是将铂完全移出反应。2.7MHz的场将对氢产生共振的Stark效应，这与铂催化剂分离且无关。铜对氢通常没有催化作用，但可使用铜构建一个反应器象斯塔克波导给氢提供能量。使用斯塔克波导产生斯塔克光谱。其显示于图61a和61b中。具体地说，图61a显示了斯塔克波导的构建，而图61b显示了在斯塔克波导中的场分布。通过导电金属板进行电场的传递。反应器制造的可利于气体直通，而且使用如铜这样的经济金属作为导电金属板。当通过电连接铜导体板输送2.7MHz交流电时，没有特定频率与氢共振的铜光谱频率显示了正常型分裂的斯塔克效应。斯塔克频率以2.7MHz的频率进行分裂。当电场的强度足够强时，在铜中出现具有2.7MHz的整齐间距(即外差作用)的附加边带，尽管没有铜的实际频率匹配氢的频率，斯塔克分裂或外差作用将与氢频率匹配。许多铜的分裂频率可间接与氢的超精细频率共振，而且引导反应进行(即当频率匹配，能量就传递)。
具有复杂的设备和对特定系统的良好理解，斯塔克共振可与跃迁能级频率一起使用。例如假定为获得特定的反应途径，需要500MHz的跃迁能级激发分子。通过传递500MHz的电场到分子，这种共振电场可以引起分子在两个能级间以500MHz的频率前后振荡。这样用电创造了光放大的条件(即通过激发多重态较高能级的激光)并且任何加入的此种频率的电磁辐射会通过分子被放大。以这种方式，电场可以取代物理催化剂的激光效应。
总而言之，通过理解光谱的化学反应机制的基础，电场是迄今能够应用的另一种工具，其通过变更例如反应系统中的至少一种参与物和/或一种或多种组分的光谱特征而催化和变更那些化学反应和/或反应路径。这样，可以利用另一种工具模拟催化剂的反应机理。磁场以光谱的观点，在其效果方面磁场的表现类似于电场。具体地说，对于例如原子或分子的光谱频率谱线能够通过磁场而发生分裂和位移。在这种情况下，来自原子或分子外部的外部磁场，与已经在原子或分子内的电场和磁场相互作用。
为纪念其发现者荷兰物理学家Pieter Zeeman，外部磁场对光谱谱线的作用被称为“塞曼”效应。1896年塞曼发现钠黄色火焰光谱“D”谱线在火焰置于强磁极间时会宽化。后来发现事实上钠谱线明显宽化是由于它们的分裂和位移。塞曼原始的观察已发展成光谱学中一门独立的分支，涉及通过测量由磁场引起的它们的谱线变化来研究原子和分子。这依次又发展为核磁共振光谱学和在医学中使用的核磁共振成像技术，及在物理和化学中使用的激光磁共振和电子自旋共振光谱技术。
图62a和图63b中显示了著名的钠“D”谱线的塞曼效应。图62a表示钠“D”谱线的塞曼效应；而图62b中表示在钠“D”谱线的塞曼效应中的能级跃迁示意图。“D”谱线通常认为是由3p2P和3s2S电子轨道间的跃迁引起的。如上所示，每一种单一光谱频率分裂为两种或多种以原始未分裂频率为中心的有微小差别的频率。
在塞曼效应中，光谱频率被分裂的量取决于施用磁场的强度。图63显示了作为磁场函数的氧原子的塞曼分裂效应。当没有磁场时，在0和4.8有两条单一的频率。在低强度磁场中(如0.2特斯拉)，原始的两种频率仅有微小的分裂和位移。但当磁场增加时，频率分裂和位移得越来越远。
在塞曼效应中分裂和位移的程度取决于磁场强度，硅的3P态就显示于图64中。
与由外部电场产生的斯塔克效应比起来，由外部磁场产生的塞曼效应略有不同，其取决于是给原子还是给分子施加磁场。塞曼效应对原子的影响可以分为三种不同的磁场强度弱、中和强。如果磁场强度很弱，光谱频率将要位移和分裂的量就很小。离开原始光谱频率的位移仍将激发已位移的的频率。这是由于它们是如此接近原始光谱频率以致于仍可很好地处在其共振曲线的范围内。至于分裂是如此的小，以致于甚至比正常发生的超精细分裂还小。这意味着在一个弱磁场中，只有微小的光谱频率的分裂，其转化为非常低的分裂频率，位置在无线电波谱的较低区域直到非常低的频率区域。例如氢原子的塞曼分裂频率，其由地磁场引起约为30KHz。较大的原子具有甚至更低的频率，其位于电磁波谱中较低的千赫兹级、甚至赫兹级区域。
没有磁场时，原子可通过如下方法被激发使用与光谱频率直接共振的方法或通过分别使用其在红外到微波或微波到无线电波区域的精细分裂频率或超精细分裂频率。仅通过施加微弱的磁场，原子可被与塞曼分裂频率匹配的甚至更低的无线电波或非常低的频率激发。因此，通过简单使用一个微弱的磁场，光谱催化剂的范围可被扩展到甚至更低的无线电波频率范围。所述来自地球的弱磁场引起原子中以赫兹或千赫兹计的塞曼分裂。这意味着通过施加地磁场，所有的原子包括那些在生物体内的原子都对赫兹和千赫兹级EM频率敏感。
磁场强度的另一端是非常强的磁场。在这种情况下，光谱频率的相互分裂和位移将非常宽。具有如此宽的频率位移，分裂频率间的差比超精细分裂频率间的差大很多。这样转变为塞曼效应分裂频率后其处在比超精细分裂频率更高的频率位置。这种分裂发生在微波区域附近。尽管强磁场的加入没有象弱磁场一样延伸到达电磁波光谱谱型的一个或另一个极端，但其仍可提供几种更多的在微波区域使用的潜在光谱催化剂频率作为选择。
中等磁场强度的情形更加复杂。来自中等磁场的塞曼效应引起的位移和分裂几乎与超精细分裂相等。尽管在现有技术中从没有广泛地讨论，对原子施用中等的磁场以产生基本上与其超精细分裂相同的塞曼分裂是可能的。这展示了一种令人感兴趣的可能性。通过用超精细分裂频率激发原子而引导化学反应中原子的方法在前面已公开。塞曼效应提供了在根本没有引入任何光谱频率的情况下实现类似效果的方法。例如通过引入中等的磁场，在原子本身内部可建立共振，其可激发原子和/或给原子提供能量和/或稳定原子。
中等磁场引起低频率的塞曼分裂，其匹配原子内低频率的超精细分裂频率并因此给其提供能量。但是低的超精细分裂频率实际上对应于两种振动频率间或精细结构频率间外差作用的差。当超精细分裂频率被激发时，两个电子频率才最终被激发。这依次会引起例如原子被激发。因此塞曼效应允许通过对那个原子施用一个准确的磁场强度而使光谱能量催化剂激发原子，而且不需要使用光谱EM频率(即只要频率匹配，能量将传递)。这种可能性非常令人感兴趣，因为惰性的反应系统可在使用适当的中等强度磁场时突然变得活泼。
“正常的”塞曼效应和“非正常”的塞曼效应也有区别。对于“正常”的塞曼效应，一个光谱频率由磁场分裂为三个频率，它们间具有期望的整齐间距(见图65a其显示了“正常”的塞曼效应，及图65b显示了“非正常”的塞曼效应)。其中之一的新分裂频率在原始频率的上面，而其它的新分裂频率在原始频率的下面。两个新频率被分裂后与原始频率的距离相等。因此较高和原始间及较低和原始频率间的差大约相等。这意味着根据外差作用的差，有最多两个新的外差作用差具有正常的塞曼效应。第一外差作用或分裂差是其中之一的新分裂频率和原始频率间的差。另一个分裂差是较高与较低新分裂频率间的差。当然它是二倍于较高或较低频率与原始频率之间的频率差。
在许多情况下，由磁场产生的塞曼分裂会导致多于三个的频率或分裂的间距与预想的不同。这称为“非正常”塞曼效应(见图65和66；其中图66显示了锌3p→3s的非正常塞曼效应)。
如果还是仅有三个频率，并且塞曼效应非正常的原因是其间距不同超出了预期，这种情形就类似于正常的塞曼效应。但是有最多两个新分裂频率可被利用。但是，如果效应是非正常的原因是产生了多于三个的频率，那么将有更加多的变化情形。假定一个简单的情况，其中有四个塞曼分裂频率(见图67a和67b)。图67a显示了四个塞曼分裂频率及图67b显示了四个新的外差作用差。
在非正常塞曼分裂的实例中，总共有四个频率，其中一度存在的仅有一个频率。为简单起见，新的塞曼频率标以1，2，3和4。频率3和4也被相同的差“w”分裂。因此“w”是一个外差作用的分裂频率。频率2和3也被不同量“x”分裂。迄今为止如在正常的塞曼效应中一样有两个外差作用的分裂频率。
但是频率1和3被一个第三量“y”分裂，其中“y”是“w”和“x”的和。而且频率2和4也被相同的第三量“y”分裂。最后，频率1和4被量“z”分裂甚至更远。再一次，“z”是“w+x+w”的和。因此该结果是四个外差作用的频率在非正常塞曼效应中w，x，y，z。
如果在非正常塞曼效应中有六个频率，那么会有甚至更多的外差作用差。因此与正常的塞曼效应相比时，非正常的塞曼效应在频率选择上有大得多的灵活性。在正常的塞曼效应中原始频率被分裂成三个均匀间距的频率，总共具有仅两个外差作用频率。在非正常塞曼效应中，原始频率被被分裂成四个或更多的不均匀间距的频率，至少有四个或更多的外差作用频率。
现在讨论分子的塞曼效应。分子可分为三个基本的类型铁磁性；顺磁性；和抗磁性。铁磁性分子是典型的磁体。这种材料典型地具有强磁场并由磁性元素如铁、钴和镍组成。
顺磁性分子具有仅弱的磁场。如果顺磁性材料被放到一个外部磁场中，材料分子的磁矩以同外部磁场相同的方向排列成行。分子的磁矩是被分子自己磁场加载荷时的方向。具体地说，分子的磁矩将根据其自己的磁场倾向分子中加载荷更重的那一边。因此顺磁性分子通常倾向与其外部施加磁场相同的方向。因为顺磁性材料与外部磁场一致成行排列，它们也微弱地被源磁场吸引。
通常顺磁性元素包括氧、铝、钠、镁、钙和钾。稳定的分子如氧气(O2)和一氧化氮(NO)也是顺磁性的。分子氧组成约20％的我们星球的大气。两种分子在生物机体内起重要作用。另外，不稳定的分子通常称为自由基、化学反应中间体或等离子体，也是顺磁性的。顺磁性的离子包括氢、锰、铬、铁、钴和镍。许多顺磁性物质存在于生物机体内。例如我们血管中流动的血液是包括血红细胞的离子溶液。血红细胞包括血色素，其依次含有离子化的铁。血色素，和因此血红细胞是顺磁性的。另外，氢离子存在于许多有机化合物和反应中。例如胃中的盐酸含有氢离子。三磷酸腺苷(ATP)，几乎所有生物机体的能量系统，需要氢和锰离子使其适当地起作用。因此就是生命本身的存在依赖顺磁性物质。
另一方面，抗磁性分子是被磁场排斥，而且其排列成的极小磁矩也与外部磁场的方向相分离。抗磁性物质通常不具有磁场。抗磁性元素的实例包括氢、氦、氖、氩、碳、氮、磷、氯、铜、锌、银、金、铅和汞。抗磁性分子包括水、大多数的气体、有机化合物和盐如氯化钠。盐实际上仅是抗磁性离子的晶体。抗磁性离子包括锂、钠、钾、铷、铯、氟、氯、溴、碘、铵和硫酸盐。离子晶体通常容易溶解于水中，这样一来离子水溶液也是抗磁性的。生物机体充满了抗磁性物质，因为它们是基于碳的生命形式。另外，我们血管中流动的血液是含有血细胞的离子溶液。离子溶液(即血浆)由水分子、钠离子、钾离子、氯离子和有机蛋白质化合物组成。因此我们的血液是载有顺磁性血细胞的抗磁性溶液。
关于塞曼效应，首先考虑顺磁性分子的情况。对于原子，该效应可基于磁场强度分类。如果施加到顺磁性分子的外部磁场弱，那么塞曼效应将产生具有等同间距能级的分裂。在大多数情况，分裂的量与磁场强度成正比例，即“一级”效应。一般的近似计算法是1奥斯特(即比地磁场稍大)的磁场将在顺磁性分子内产生约1.4MHZ的塞曼分裂。较弱的磁场在较低的频率产生较窄的分裂。较强的磁场在较高的频率产生较宽的分裂。在这些第一级的塞曼效应中，通常仅有分裂，没有象在原子塞曼效应中出现的原始或中心频率的位移。
在许多顺磁性分子中也有二级效应，其中塞曼分裂与磁场强度的平方成正比。在这些情况里，分裂的频率很小而且很低。除了分裂，原始或中心的频率有类似其在原子中的位移，正比于磁场的强度。
有时磁场的方向与其相关的分子定向有差距。例如π频率与平行于激发电磁场方向的磁场关联，而σ频率与垂直于激发电磁场的磁场相关联。π和σ两种频率出现在循环极化的磁场中。顺磁性分子的在两个不同跃迁的典型塞曼分裂光谱谱型见图68a和68b。当ΔM＝0时，π频率出现并高于长水平谱线。当ΔM＝±1，σ频率出现并低于长水平谱线，如果顺磁性分子置于弱磁场中，循环极化的光将激发分子中的两套频率。因此通过控制其相对于磁场的定向从而可在分子中控制激发哪一套频率。
当磁场强度适中时，顺磁性分子的磁矩和外部施加磁场之间的相互作用产生了等价于分子中的其它频率和能量的塞曼效应。例如塞曼分裂可以接近转动频率而且可干扰分子的一端翻向另一端的转动。塞曼分裂和能量可以是特定的或足够大以使分子自旋与其分子轴脱开。
如果磁场非常强，核磁磁矩自旋将从分子角动量分离。在这种情况下，塞曼效应超过了超精细结构，而且在非常高的频率具有更高的能量。在施加强磁场的分子谱中，超精细分裂作为塞曼效应的小微扰出现。
再考虑在所谓的“普通分子”或抗磁性分子中的塞曼效应。大多数的分子是抗磁性的类型，因此命名为“普通”。其当然包括生物机体中的大多数的有机分子。抗磁性分子具有来自正电荷核转动的转动磁矩，而且该核磁矩仅为顺磁性分子的约1/1000。这意味着在抗磁性分子中来自塞曼分裂的能量比来自顺磁性分子的塞曼分裂的能量要小很多。抗磁性分子中塞曼能量的方程为Hz＝-(gjJ＝g1I).βH0其中J是分子转动角动量，I是核自旋角动量，gj是转动g因子，g1是核自旋g因子。该塞曼效应的能量比顺磁性的塞曼能量要小很多频率也低很多。从频率来看，其落在电磁波谱的赫兹和千赫兹区域。
最后，考虑塞曼分裂对催化剂和化学反应及对光谱化学的意义。弱的磁场在顺磁性分子内产生赫兹和千赫兹的原子中的塞曼分裂及二级效应。实际上任何类型的磁场在抗磁性分子中都会产生赫兹和千赫兹的塞曼分裂。于是所有的原子和分子都将变得对无线电波和非常低频率(VLF)的电磁波敏感。原子和分子会吸收无线电波或VLF能量并激发到更高或更低的程度。使用它可给例如化学反应中的特定分子或中间体施加光谱能量。例如在铂催化剂上将氢气和氧气转变为水，氢原子自由基对维持反应很重要。在地球弱磁场下，对氢的塞曼分裂约为30KHZ。因此在反应系统中的氢原子，能够通过给它们施用一个氢的塞曼分裂频率(如30KHZ)而给其提供能量。在反应系统中对氢原子提供能量会复制铂的作用机制因此催化该反应。如果把反应放到远离地球弱磁场的外太空进行，氢不再有30KHZ的塞曼分裂频率，因而30KHz不能再有效地催化所述的反应。
在这个星球上的大多数物质，由于其存在于微弱的地球磁场内，会显示在赫兹和千赫兹区域的塞曼分裂。这对于生物体和有机体以及无机或无生命的材料都是一样。人类是由许多的原子、抗磁性分子和二级效应的顺磁性分子组成。这些原子和分子全部存于地球弱的磁场中，在人类中的这些原子和分子都有赫兹和千赫兹区域的塞曼分裂，因为它们在地球的磁场中。人类体内的生物化学和生物催化过程因此对赫兹和千赫兹的电磁波辐射敏感，事实是由于它们处在地球弱的磁场中。因为塞曼效应是来自于星球的磁场，只要人类继续在这个星球存在，他们将会感受来自赫兹和千赫兹EM波的光能量谱催化剂效应。其对于低频率通讯、以及化学和生物反应及疾病的诊断和治疗有重要意义。
强磁场在原子和顺磁性分子中在EM谱的微波和红外区域会产生比超精细频率更大的分裂。在氢/氧反应中，给反应系统加入强磁场并传递MHz和/或GHz频率到反应中给羟基自由基和氢反应中间体提供能量。如果使用物理的铂催化该反应，施用特定的磁场强度导致铂和反应中间体的光谱具有这样的频率其被这样分裂和位移以使与没有磁场相比时有甚至更多的频率匹配。以这样的方式，通过复制其作用机制(即引起更多的频率匹配因此更多能量可以传递)，可使用塞曼分裂提高物理催化剂的效率。
中等的磁场会在原子和顺磁性分子中在与超精细和转动分裂频率等同的频率下产生塞曼分裂。这意味着甚至在不加入电磁能量的情况下也可给反应系统提供能量。类似地，通过将反应系统放入可产生与超精细或转动分裂相等的塞曼分裂的中等磁场中，可促进反应的发生。例如通过使用能引起氢和氧气体中的超精细或转动分裂，并能匹配在氢原子和羟基自由基中的塞曼分裂的磁场，可给氢和羟基自由基中间体提供能量，因此使反应进行一系列过程直到生成水。通过使用适当调制的中等磁场，在没有加入物理催化剂铂或铂的光谱催化剂的情况下，使用磁场可使反应物转变为它们自己反应的催化剂。尽管磁场简单地复制铂的作用机制，但反应已具有仅由施用磁场而催化的特征。
最后考虑与分子定向有关的磁场的方向。当磁场平行于激发的电磁场时，产生π频率。当磁场垂直于激发的电磁场时，产生σ频率。假定有一个工业化学反应系统使用了相同(或类似)的起始反应物，但目的是能够制备希望的不同产物。通过结合使用磁场和光谱能量或物理催化剂，反应可被导向生成一组产物或另外一组。对于第一组产物，电磁场的激发方向平行于磁场的方向，产生一组π频率其可导致生成第一组产物。为得到不同的产物，改变磁场方向以使其垂直于激发电磁场。这样可产生一种不同的σ频率，给不同的反应路经提供能量，因此得到不同的产物。因此根据本发明，可使用磁场效应、塞曼分裂、分裂和光谱能量催化剂以微调适合许多反应系统的特异性。
总而言之，通过理解化学反应的光谱机制基础，通过修饰反应系统中至少一种参与物和/或至少一种组分的光谱特性，现磁场可作为另外一种催化和改变那些化学反应的工具。反应容器的大小、形状和组成在使用光谱化学时一个重要的要考虑的因素是反应容器的大小、形状和组成。反应容器的大小和形状可影响容器对各种波动能量(如EM、声、电流等)的NOF。其依次又影响反应系统的动力学。例如一个具体的小的半敞开反应器具有与25cm的尺寸相关的1,420MHz的EM NOF。当与原子氢的中间体的反应在这个小的实验台用反应器中反应时，反应进行很快，部分是由于反应器与氢超精细分裂频率匹配(1,420MHZ)。其允许反应器和氢中间体共振，因此给中间体传递能量并促进反应沿该路径进行。
为工业大规模生产放大反应时，反应在具有例如EM NOF 100MHz非常大的反应器中进行。由于反应器不再与氢中间体共振，反应以较低的速度进行。在较大反应器中的这种缺陷可由例如通过给反应补充1,420MHz的辐射而进行补偿，因此恢复了较快的反应速度。
同样反应器组成在反应系统动力学方面起类似的作用。例如不锈钢的半敞开反应器可产生与反应物的振动频率共振的振动频率，因此例如可促进反应物解离成反应活性中间体。为工业生产而放大反应时，可以将其放入例如陶瓷衬里的金属反应器。新的反应器通常不产生反应物的振动频率，则反应以较低的速度进行。再者，这种在新反应器中的由其不同的组成引起的缺陷可通过或者将反应返回到不锈钢容器，或者通过补充例如反应物的振动频率到陶瓷衬里的容器中而得到补偿。
应理解以前讨论的光谱化学的所有方面(对于反应系统组分等而言内生的和外生的共振、靶向、毒物、助催化剂、载体、电场和磁场等)可应用于反应器和例如其中放置的任何参与物。反应器可由物质(如不锈钢、塑料、玻璃和/或陶瓷等)组成，或可由场或能量(如磁瓶、光收集器等)组成。通过处理内在性能例如频率、波和/或场，一个反应器可与反应系统的其它组分和/或至少一种参与物相互作用。同样，收集器、导管等，它们中有些可与反应系统相互作用，但在它们之中反应实际不能发生，有些可与反应系统中的一种或多种组分相互作用，并潜在地正面或负面地影响这些组分。因此当谈及反应器时，应理解与其关联的所有部分也可以包含在希望的反应中。实施例从下面具体的实施例可更清晰地领会和更好地理解本发明。实施例1在气相反应中用光谱催化剂取代物理催化剂2H2+O2＞＞＞＞铂催化剂＞＞＞＞2H2O通过将H2和O2与物理铂(Pt)催化剂接触的方法可产生水，但这里始终存在一种产生潜在的危险的爆炸可能性。该试验是物理铂催化剂被含有物理铂催化剂光谱谱型的光谱催化剂取代，其可与氢和羟基中间体共振并给其传递能量。
为证明使用光谱催化剂氢和氧可化合形成水，进行水的电解以提供化学计量的氢和氧起始气体。在其外侧颈上有两个橡皮塞的三颈瓶，每一个橡皮塞上配有4英寸长包在玻璃内的铂电极。烧瓶充满蒸馏水和一撮盐，而且仅有电极的玻璃包封部分暴露于空气中，未包封的电极部分完全在水下。中间的颈通过橡皮塞与真空管连接，其通向无水硫酸钙柱(Drierite column)从气体产物中移去任何水。
在系统中(到约7000毫米汞柱)所有的气体被真空移去后，使用12V的电源连接到两个电极上进行电解。电解开始后不断产生化学计量的氢氧气体。气体通过无水硫酸钙柱，通过连接正负压力表的真空管而进入到密封的1000ml的圆形石英烧瓶。含有干燥钴的滤纸片，已被放入到密封烧瓶的底部。起初钴纸是蓝色的，表明烧瓶内没有水。类似的钴实验纸片暴露于环境空气中时也是蓝色的。
传统的物理铂催化剂被来自费歇尔科学空心阴极铂灯(FisherScientific Hollow Cathode Platinum Lamp)的光谱催化剂铂辐射所取代，费歇尔科学空心电极铂灯被固定到距离烧瓶约2cm处。这会允许用来自光谱催化剂的辐射照射圆形石英烧瓶内的氧氢和气体。可利用Cathodeon空心阴极灯电源C610用最大电流的80％(12 mAmps)给铂灯供电。反应烧瓶用放置于紧靠圆形石英烧瓶底部的泡沫聚苯乙烯容器中的干冰冷却，抵消来自Pt灯的任何热效应。打开Pt灯照射2天，钴纸片上出现的明显的粉红色表明圆形石英烧瓶内有水存在。暴露于实验室环境空气中的钴试纸片仍保留蓝色。经过4到5天后，钴纸片上的粉红色面积变得更亮更大。一旦Pt辐射中断，扩散出钴纸片的H2O被无水硫酸钙柱吸收。再经过4到5天后，在石英烧瓶内钴纸片的粉红色褪去。暴露于环境空气中的钴纸片仍保持蓝色。实施例2在液相反应中用光谱催化剂取代物理催化剂H2O2＞＞＞＞铂催化剂＞＞＞＞H2O+O2过氧化氢的分解在没有催化剂的情况下极其缓慢。因此进行实验以表明可用具有铂光谱谱型的光谱催化剂取代细碎的物理催化剂铂。3％的过氧化氢装入二封口的石英管中(封口的石英管由如下两部分组成较低的内径17mm、长度150mm的部分，使超过10mm的长度变窄直到其上部的毛细部分，具有2.0mm的内径，长度为140mm的毛细管部分，其由Photo Vac Laser石英管制造)。两个石英管在充满40ml3％过氧化氢并屏蔽入射光(用铝箔覆盖的纸板圆柱体)的50ml烧杯贮水槽中倒转。光屏蔽管之一用作对照本底。另外的屏蔽管置于用Cathodeon空心阴极灯电源C610以最大电流80％(12mAmps)给其供电的费歇尔科学空心阴极铂(Pt)灯下。在不同的24～96小时的放置时间下进行几次试验。监测屏蔽管是否有温度增加(此处没有)以确保任何的反应不是由于热效应引起的。在一个典型的试验中，如上述制备含有3％过氧化氢的封口管。两管屏蔽光，将Pt管施用如上述的铂光谱辐射约24小时。测量对照本底管中产生的气体量在毛细管段高度约为4mm(即约12.5mm3)，而在Pt(管B)中的气体量约为50mm(即约157mm3)。因此铂光谱催化剂增加了催化速度约12.5倍。
然后将管互换，管A接触铂光谱催化剂约24小时，而管B作为对照物。测量在对照物(管B)中的产生的气体得毛细管长度约为2mm(即约6mm3)，而Pt管(管A)中的气体量约为36mm(即113mm3)，在反应速度上相差约19倍。
作为负对照，应确认任何灯不能得到相同的结果，用6mA(80％最大电流)的钠灯进行重复试验。钠在传统的反应中是一个与水反应释放氢气的反应物，不是过氧化氢分解的催化剂。测量对照管的气体量在毛细管部分约4mm长(即约12mm3)，而测量钠管的气体约为1mm长(即约3mm3)。这表明尽管光谱辐射可取代催化剂，但它们还不能取代反应物。同样它表明使用一种空心阴极管辐射热和能量到过氧化氢中的简单效果并不是气泡形成的原因，正相反，是Pt的谱型取代物理催化剂引起了反应。实施例3在固相反应中用光谱催化剂取代物理催化剂众所周知某些微生物具有对银Ag的毒性反应。通过本发明现在理解，在银电子光谱中产生的高强度光谱频率与对细菌(通过生成自由基和引起细菌DNA损坏)是致命的但对哺乳动物细胞无害的紫外线频率匹配。因此理论上认为银在已知的医疗和抗菌中的应用是由于其光谱催化的效应。在这一点，进行了一个试验表明辐射银光谱的光谱催化剂对微生物有毒性或抑制的效果。
通过使用标准的镀层技术覆盖整个皿，在两个培养皿(一个是对照物及一个是银)中的标准生长介质中植入培养细菌。每一个培养皿放入光屏蔽的柱形室内的底部。覆盖箔屏蔽光的具有光谱谱型槽道的纸盘盖在每一个培养盘上。通过银辐照室的上部插入费歇尔科学空心阴极银(Ag)灯，以使仅有来自银灯的光谱辐射光谱谱型辐射在Ag培养盘上的细菌(即通过有光谱谱型的槽道)。用Cathodeon空心阴极灯电源C610以最大电流的80％(3.6mAmps)给银灯供电。对照盘没有暴露于银灯的辐射下并阻挡环境光线。对照盘和银盘在银光谱辐射时间内均保持在室温下(如约70～74°F)，所述的的时间在不同的实验中约在12～24小时的范围内。随后，两盘使用标准技术进行约24小时的孵化(37C，有氧的Forma Scientific Model 3157，水夹套的孵化箱)。
用如下的细菌(从美国俄亥俄州Mansfield人民医院的微生物实验室得到)来研究银灯光谱辐射的效应1.大肠杆菌；2.肺炎链球菌；3.金黄色葡萄球菌；4.伤寒沙门氏菌。
这组包括革兰氏阳性和革兰氏阴性菌种，及球菌和杆菌。
结果如下1.对照物——所有的对照物显示覆盖了培养盘的全生长；2.银盘—没有接触银光谱辐射光谱谱型的区域显示了全生长。
—接触了银光谱辐射光谱谱型的区域显示a.大肠杆菌—没有生长；b.肺炎链球菌—没有生长；c.金黄色葡萄球菌—没有生长；d.伤寒沙门氏菌—受抑制的生长。实施例4用光谱催化剂取代物理催化剂，并在生物制备中比较其与物理催化剂的结果为进一步表明对银具有毒性反应的特定易受影响的有机体对银光谱催化剂辐射光谱具有类似的反应，从美国典型培养物保藏中心(ATCC)获得了包括埃希氏大肠杆菌#25922，和肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneuminia)，subsp Pneumoniae#13883的培养物。如上述进行对照物和银盘的培养。孵化结束后用双筒显微镜进行观察。埃希氏大肠杆菌显示了中等的光谱银辐射细菌效应的耐抗性，而肺炎克雷伯氏菌显示了中等的敏感性。所有对照物显示了全生长。
因此进行下述试验表明使用物理银催化剂可获得类似银光谱催化剂的结果。消毒试验片浸没于80ppm的银溶液中。如前所述，将相同的两种(2)有机体再一次进行镀层。胶态的银试片置于每一个银盘上，而对照盘没有。对盘进行如上所述的孵化，并用双筒显微镜观察。胶态银埃希氏大肠杆菌显示了中等的对物理胶态银的细菌效应的耐抗性，而肺炎克雷伯氏菌再一次显示了中等的敏感性。所有对照物显示了全生长。实施例5给物理催化剂增加光谱催化剂为表明使用光谱催化剂加入到物理催化剂，氢和氧可化合形成水，如实施例1中进行水的电解以提供必要的氢和氧的起始气体。
两个石英烧瓶(A和B)分别连接在无水硫酸钙柱后，每一个烧瓶有自己的一套真空和压力表。每一个烧瓶中加入铂粉31mg。烧瓶内充满电解产生的化学计量的H2和O2直到120mmHg。通过旋塞这些烧瓶可分别与电解系统及相互分开。当在物理铂催化剂存在下反应进行时，记录随时间变化的每一烧瓶中的压力。反应化合了3摩尔的气体(即2摩尔H2和1摩尔O2)产生了两摩尔的H2O。通过压力“P”的减少(由理想气体定律PV＝nRT，其正比于摩尔数“n”)可监测摩尔数的减少，从而监测反应的进程。如此获得了反应的原始速度。另外，将每个烧瓶内充满H2和O2到220mmHg以重复试验。仅通过物理催化剂催化的反应产生了两条原始反应曲线其在烧瓶A和B之间是完全一致的，对于110mmHg和220mmHg的试验也是如此。
接下来烧瓶A中的传统的物理铂催化剂中增加了光谱催化剂铂辐射，此辐射由如实施例1的2个平行的费歇尔科学空心阴极铂灯提供，它安装在距离烧瓶A约2cm的位置。按如上所述进行重复试验，2个烧瓶相互分开，并通过每一烧瓶内的压力减少监测反应的速度。烧瓶B作为对照瓶。在烧瓶A中氧和氢气体及物理催化剂用来自Pt灯光谱催化剂的辐射直接进行辐照。
对照瓶B的反应速度与前述的原始速度符合的很好。烧瓶内物理铂催化剂中增加了铂光谱谱型“A”的反应速度，总的平均增加60％，相对于原始速度和烧瓶B最大增加为70％。实施例6用精细结构外差作用频率取代物理催化剂及用精精细结构频率，α转动—振动常数取代物理催化剂如本发明以上的描述，水可以电解产生化学计量的氢和氧气体。另外，将干冰冷却的不锈钢螺旋管紧靠无水硫酸钙柱放在其后面。在真空移去系统中的所有气体后，使用连接到两电极的12V电源进行电解，产生氢和氧气体。经过无水硫酸钙柱后，氢和氧通过连接到正负压力表的真空管，再通过干冰冷却的不锈钢螺旋管然后进入1000ml的圆形石英烧瓶。浸渍有干燥(蓝色)钴的滤纸片放在石英烧瓶的底部，作为水存在与否的指示。
整个系统抽真空到低于大气压约700mmHg的压力。进行电解产生化学计量的氢和氧气体，结果得到高于大气压约220mmHg的压力。含有氢氧气体的石英烧瓶中心用连续的微波电磁波辐射辐照约12小时，此辐射来自包括HP 83350B的扫描振荡器、HP 8510B网络分析仪和HP8513A反射透射实验装置的惠普微波光谱系统。使用的频率为21.4GHz，其对应于羟基中间体的精细分裂常数，α转动—振动常数，因此对于羟基自由基而言其是谐波共振的外差作用。钴纸片颜色强烈地变化为粉红色表明石英烧瓶中有水存在，其由羟基自由基的谐波共振外差作用频率的催化而产生。实施例7用超精细分裂频率取代物理催化剂准备一个实验用暗室，其中没有环境光线且可完全变暗。在暗室内部安装屏蔽的背景室(Ace Shielded Room，Ace，Philiadelphia，PA，USA，Model A6H3-16；8英尺宽、17英尺长、8英尺高的铜网)。
3％的过氧化氢加入封口的石英管中，接着其在装有3％过氧化氢的烧杯中倒转，前面已有更详细的描述。使管在覆盖有非金属光线阻挡罩(这样可进入室内而不使管接触光线)的暗室中保持18小时。随后进行封口管中气体的原始情况测量。
将三个有封口的RF管放在屏蔽室内的木制网格工作台上，网格4，54和127的中心分别对应于距频率发射天线约107cm，187cm和312cm的距离(铜管直径15mm，4.7m的八角形周长，中心频率约6.5MHz。25瓦、17MHz的信号送到天线)。该频率对应于氢原子的超精细分裂频率，它是过氧化氢分解的瞬变体。通过BK Precision RF的2005A型信号发生器的连续给天线输出脉冲，并通过AmplifierResearch放大器Model 25A-100放大。将对照管放在暗室中紧邻着屏蔽室的木制车上。所有的管用非金属光线阻挡罩覆盖。
约18小时后，测量从过氧化氢的分解中产生的气体，及在封口管中最后形成的氧气。靠近天线的RF管产生11mm的毛细管长度的气体(34mm3)，离天线距离适中的管产生5mm的长度气体(10mm3)，与天线最远的RF管没有产生气体。对照管产生1mm的气体。因此可以作出氢的RF超精细分裂频率增加反应速度约5～10倍的结论。实施例8用磁场取代物理催化剂15％的过氧化氢加入封口的石英管中，接着其在装有15％过氧化氢的烧杯中倒转，如前面的描述。在暗室中有屏蔽笼(的木台上将管保持4小时。随后进行封口管中气体原始情况的测量。
将2个对照管保持在暗室中的屏蔽笼里放在木制台上作为对照物。将2个磁场管放在6402型ETS氦姆霍兹(Hehmholtz)单轴线圈的中心平台上，通过4040型的BK Precision 20MHz扫描/信号发生器在约83赫兹输出1.06高斯/安培的脉冲。调节信号发生器的输出电压以在氦姆霍兹线圈的中心平台上产生约19.5毫高斯的交变磁场，采用Holaday HI-3627型3轴ELF磁场仪和探针测量。作为过氧化氢分解瞬变体的氢原子通过在所施用的频率和磁场强度下产生的塞曼分裂而显示出核磁共振。因此交变磁场的频率与氢的瞬变体共振。
约18小时后，测量从过氧化氢分解中产生的气体，及在封口管中最后形成的氧气。对照管平均形成180mm的气体(540mm3)，而接触交变磁场的管产生约810mm的气体(2,430mm3)，结果反应速度增加约4倍。实施例9用电场负催化反应如本发明前面的详细描述，15％的过氧化氢加入有封口的4个石英管中，其在装有15％过氧化氢的烧杯中倒转。将其放在暗室中屏蔽室的木台上。4小时后，随后进行管的毛细管部分中气体原始情况的测量。
型号TC1510A的Amplifier Research的自携电磁模型管(“TEM”)放在变暗的屏蔽的室中。通过2005A型BK Precision RF信号发生器和25A100型Amplifier Research放大器给TEM管提供约133MHz的正弦波信号。调节在信号发生器和放大器上的输出水平以在TEM管的中心产生约5V/m的电场(E-场)，用置于较低的室中心的HI-4433GRE型Holaday Industries电场探针测量。
两个充满过氧化氢的管置于距屏蔽室壁约35cm的TEM管上部的室中心。另2个管作为对照物放在木台上，也距暗室相同的屏蔽壁约35cm，并从紧靠TEM管的附近移开，这样没有环境磁场，其由E-电场的探针测量证实。
传递到TEM管中的133MHZ交变正弦波信号正好在室温典型谱线宽度频率的上面(如约100KHZ)，而且理论上与由如下导出的氢原子n＝20里德伯(Rydberg)态共振ΔE＝cE3/4，其中ΔE是以cm-1表示的能量变化，c对于n＝20的氢态是7.51+/-0.02，E是以(Kv/cm)2表示的电场强度。
经约5小时与电场接触后，施用E-场的管产生的平均气体量约为17.5mm，而在对照管中产生的平均气体量约为58mm。
尽管不希望被任何特殊的理论或解释所束缚，应相信在氢原子中与较高能级发生共振的交变电场，产生负的Stark效应，因此为负催化反应。实施例10用光谱催化剂通过辐射反应物/瞬变体提高物理催化剂的性能如本发明上面的详细描述，通过电解产生化学计量的氢氧气体。用干冰冷却的不锈钢螺旋管紧靠无水硫酸钙柱后放置。正压与负压表连接在螺旋管后，接着将1000ml圆形石英烧瓶顺序与第二套压力表连接。
在每一次试验开始时，整个系统被抽空到约负650mmHg的压力。密封系统约15分钟以确信产生的真空已维持及连接的完善性。如上所述电解水以产生氢氧气体。
起初，约10mg细碎的铂放于圆形石英烧瓶中。让反应气体在铂上反应，并通过如上所述的测量随时间变化压力降的增加速度来监测反应的速度。起始压力约在90mm-100mmHg中间的正压，经过整个测量时间后最后的压力约在30mmHg多一点的压力。进行了两个对照物的试验，反应速度约为0.47mmHg/min和约为0.48mmHg/min。
第三次试验，如上所述使用单一的铂灯，区别在于工作电流减少到约8mA，通过烧瓶的中心固定灯以仅辐射反应物/瞬变体气体而不是物理铂催化剂。如上所述测定催化反应速度，发现其约为0.63mmHg/min，增加34％。实施例11通过物理毒物的光谱谱型使反应明显中毒在浸泡铂的物理催化剂存在下，氢氧气体转化为水，已知金可使该反应中毒。在所述铂催化反应中金的加入减少反应速度约95％。金阻挡了仅约1/6铂的键合位，根据现有技术，需要阻挡这样多的键合位以使物理催化剂中毒达到这样的程度。因此理论上物理金与物理铂和/或反应系统的光谱相互作用也是金对反应的毒化效应的原因。进一步，理论上在由物理铂催化的反应中加入金光谱谱型也可使反应中毒。
如上的详细描述，通过水解可产生氢氧气体。约15mg细碎的铂加入到圆形石英烧瓶中。起始压力约为90多mmHg的正压，及经过测量时间后最后的压力约为20多mmHg。如上所述测定反应速度。第一对照试验显示其反应速度约为0.81mmHg/min。
在第二次试验中，如上所述通过圆形烧瓶的中心附近使用费歇尔空心阴极金灯，操作频率约为8mA，(80％的最大电流)。反应速度增加到约0.87mmHg/min。
第三次试验接着在相同的反应烧瓶中进行，而且已在烧瓶中的物理铂接触金光谱谱型。反应速度减低到约0.75mmHg/min。
权利要求
1.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统；和用至少一种选自直接共振靶向、谐波靶向和非谐波外差式靶向的方法，靶向所述的反应系统。
2.权利要求1的方法，其中所述的反应系统含有至少一种参与物。
3.权利要求1的方法，其中所述的反应系统含有至少一个选自反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、助催化剂、毒物和反应产物的成员。
4.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一个选自反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器及它们的混合物和组分的成员；及施加至少一种光谱能量提供者于所述的反应系统，所述的光谱能量提供者选自光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化谱型、应用光谱能量谱型及光谱环境反应条件，所述的至少一种光谱能量提供者通过如下所述反应系统的至少一个成员提供能量，所述的方法是通过与该成员的至少一种频率相互作用，但排除在任何所述反应物中的电子和振动频率，以实现与其直接共振并产生至少一种所需反应产物。
5.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一个选自反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器及它们的混合物和组分的成员；及施加至少一种光谱能量提供者于所述的反应系统，所述的光谱能量提供者选自光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化谱型、应用光谱能量谱型及光谱环境反应条件，所述的至少一种光谱能量提供者通过如下方法给所述反应系统的至少一个成员提供能量，所述的方法是通过与该成员的至少一种频率相互作用，但排除在任何所述反应物中的电子和振动频率，以实现与其谐波共振及产生至少一种所需反应产物。
6.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一个选自反应物、瞬变体、中间体、活化络合物、物理催化剂、反应产物、助催化剂、毒物、溶剂、物理催化剂载体材料、反应容器及它们的混合物和组分的成员；及施加至少一种光谱能量提供者于所述的反应系统，所述的光谱能量提供者选自光谱能量催化剂、光谱催化剂、光谱能量谱型、光谱谱型、催化光谱能量谱型、催化谱型、应用光谱能量谱型及光谱环境反应条件，所述的至少一种光谱能量提供者通过如下方法给所述反应系统的至少一个成员提供能量，所述的方法是通过与该成员的至少一种频率相互作用，以实现与其非谐波外差作用共振及产生至少一种所需反应产物。
7.一种用光谱能量催化剂催化反应系统得到至少一种反应产物的方法，包括形成反应系统，其包括至少一种参与物；及施用至少一种光谱能量催化剂于所述的反应系统，引起所述至少一种参与物的光谱能量谱型宽化，使能量传递到所述反应系统，造成至少一种反应产物的形成。
8.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统；及施用至少一种应用光谱能量谱型于所述的反应系统，所述至少一种应用光谱能量谱型引起所述反应系统中至少一种组分谱型宽化，使能量从所述的至少一种应用光谱能量谱型传递到所述的反应系统，导致至少一种反应产物的形成。
9.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一种选自反应物、瞬变体和反应产物的成员；及施用至少一种光谱能量谱型于所述的反应系统，所述至少一种被施用的光谱能量谱型引起所述反应系统中至少一个所述成员的谱型宽化，使能量从所述的被施用的光谱能量谱型传递到所述反应系统的至少一个成员，导致至少一种反应产物的形成。
10.一种用光谱能量催化剂影响和导向反应系统的方法，包括确定在所述反应系统中至少一种起始反应物的至少一部分光谱能量谱型；确定在所述反应系统中至少一种反应产物的至少一部分光谱能量谱型；由所述至少一种起始反应物和所述的至少一种反应产物设计附加光谱能量谱型，以确定设计的光谱能量催化剂；生成至少一部分设计的光谱能量催化剂；和将所述至少一部分设计的光谱能量催化剂应用到反应系统中以形成至少一种所需的反应产物。
11.一种影响和导向反应系统的方法，包括形成反应系统，及应用至少一种光谱环境反应条件到所述的反应系统，在所述的反应系统中产生至少一种所需的反应途径。
12.权利要求11的方法，其中选择性地使用所述的至少一种光谱环境反应条件以启动和停止所述至少一种所需的反应途径。
13.一种设计应用于反应系统的催化剂的方法，包括确定在所述反应系统中至少一种起始反应物的至少一部分光谱能量谱型；确定在所述反应系统中至少一种反应产物的至少一部分光谱能量谱型；确定来自所述至少一种起始反应物和所述的至少一种反应产物的附加光谱能量谱型，以确定设计的催化剂光谱能量谱型；及选择至少一种催化剂，该催化剂选自至少一种物理材料和一种光谱能量催化剂，所述物理材料至少部分对应于所设计的催化剂光谱能量谱型，及所述光谱能量催化剂至少部分对应于所设计的催化剂光谱能量谱型。
14.权利要求13所述的方法，其中所述至少一种物理材料包括至少两种组分的混合物。
15.权利要求13的方法，其中所述至少一种物理材料包括至少两种组分化学键合的混合物。
16.一种影响和导向反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一种选自所需的中间体和所需的瞬变体的成员，及应用至少一种光谱能量谱型引起在所述反应系统中的至少一个成员的谱型宽化，导致稳定任何所述的所需的中间体和所需的瞬变体，使之形成至少一种所需的反应产物。
17.一种催化反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一种物质组分；和应用至少一种频率，所述的频率可实现与所述反应系统中的所述至少一种物质组分发生非谐波外差作用共振，导致产生至少一种所需的反应产物。
18.一种催化反应系统的方法，包括使用至少一种第一光谱能量谱型；和应用至少一种第二光谱能量谱型以形成至少一种所需的反应产物。
19.权利要求18的方法，其中所述至少一种第一光谱能量谱型和所述的至少一种第二光谱能量谱型被基本上连续应用，以形成应用光谱能量谱型。
20.权利要求18的方法，其中所述至少一种第一光谱能量谱型和所述的至少一种第二光谱能量谱型顺序应用。
21.一种影响和指导反应系统的方法，包括形成反应系统，及应用至少两种光谱能量谱型，其中所述至少两种光谱能量谱型的第一种引起在所述反应系统内遵循的第一种所需的反应途径，其中所述至少两种光谱能量谱型的第二种包括在所述反应系统内遵循的第二种反应途径。
22.一种选择性催化反应系统的方法，包括形成反应系统，应用至少第一种光谱能量谱型于所述的反应系统；及接着应用至少一种第二种光谱能量谱型于所述的反应系统，因此所述第一种光谱能量谱型和所述的第二种光谱能量谱型在反应系统内可产生不同的反应途径。
23.一种控制反应系统的方法，包括形成反应系统；确定在所述的反应系统中的所有组分的谱型；确定在所述反应系统中所有所需的反应产物的谱型；确定至少一种将使用的应用光谱能量谱型，以得到所有的所需反应产物；及应用所述的至少一种应用光谱能量谱型。
24.一种在反应系统中控制反应途径的方法，包括确定第一反应途径的反应系统中所有组分的光谱能量谱型；确定第一反应途径的所有所需的反应产物的光谱能量谱型；确定第二反应途径的反应系统中所有组分的光谱能量谱型；确定第二反应途径的反应系统中所有组分的光谱能量谱型；确定第一光谱能量催化剂以实现所述的第一反应途径；确定第二光谱能量催化剂以实现所述的第二反应途径；及选择应用所述的第一光谱能量催化剂和第二光谱能量催化剂，以按照所述的第一和第二反应途径中的每一种进行反应。
25.一种用光谱能量谱型催化反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一种选自反应物、瞬变体和中间体的成员；及以足够时间和足够强度应用至少一种光谱能量谱型，以稳定至少一种选自至少一种瞬变体和至少一种中间体的成员，生成至少一种所需的产物。
26.一种用至少一种光谱能量谱型催化反应系统的方法，包括形成反应系统，其包括至少一种瞬变体；及应用所有的所需光谱能量谱型，以稳定在所需的反应途径中的所有瞬变体。
全文摘要
本发明涉及催化剂领域,具体涉及通过在反应体系中使至少一种光谱能量谱型用作光谱催化剂或光谱能量催化剂的方法。本发明公开了模拟各种环境的反应条件下反应体系中多种催化剂的多种作用原理,以及通过采用一个或多个环境的反应条件模拟、至少部分模拟一个或多个环境的反应条件的方法。本发明还公开了用于涉及设计或确定反应体系中所用的合适物理催化剂的方法。采用本发明的方法,可更精确地控制反应过程,提高反应的效率和选择性。
文档编号B01J19/12GK1388828SQ01802715
公开日2003年1月1日 申请日期2001年9月11日 优先权日2000年9月11日
发明者朱莉安娜·H·J·布鲁克斯, 本特利·J·布卢姆 申请人:伯克希尔实验室公司