Reakcije na temperaturama reda nano-kelvina mogu ukazati na ulogu kvantne mehanike u hemijskim reakcijama. Prve indikacije da se reakcije mogu odvijati na temperaturama reda nano-kelvina otvaraju vrata jednog novog područja koje se odnosi na kvantno-kontrolisanu, ultra-hladnu hemiju (Science 2010, 327, 853).
Prema tvrdnjama J. M. Hutsona, profesora hemije na Univerzitetu u Durhamu, Engleska: “Mogućnost izvodjenja hemijskih reakcija na temperaturama bliskim apsolutnoj nuli otvara potpuno nov domen u hemiji i izvodjenju hemijskih reakcija. To je fantastična demonstracija kako se kvantna mehanika može manifestovati na najnižem nivou”.

Slika 1. Lasersko hladjenje na principu doplerovog efekta u magnetom polju

Eksperimenti koji uključiju upotrebu laserskih tehnika (slika 1.) za dobijanje ultra-hladnog, gustog gasa sastavljenog od molekula KRb u njihovom nepobuđenom stanju. Prejam rečima D.S. Jin, istraživača na JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) , i laboratorije za atomsku fiziku pod pokroviteljstvom Nacionalnog Instituta za Standarde & Tehnologiju i Univerziteta u Koloradu: “Neki mogu misliti da, pod ovim uslovima, neće biti reakcije, a reakcija se dešava, iako je za razumevanje njenog mehanizma potreban potpuno drugačiji pogled na reaktivnost”. Klasična slika sudara dve lopte koje predstavljaju atome čiji elektroni intereaguju u ovom slučaju ne funkcioniše. Umesto nje, na scenu stupa kvantna mehanika, koja molekule posmatra kao talase. Da li i kako talasi molekula intereaguju ukazuje na hemijsku reaktivnost. Kao posledica toga, molekuli mogu reagovati iako su skoro nepomični ili udaljeni jedni od drugih.
U jednom od eksperimanata, Jin i njene kolege su pripremili molekule KRb sa istim elektronskim, vibracionim, rotacionim i nuklearnim spinom na temperaturi 250 nK. Molekuli u ovom slučaju su skoro nepomični i ne mogu reagovati jer je po Paulijevom princip isključenja to onemogućeno. Kada su istraživači promenili orijentacije nuklearnih spinova tako da su se njihovi talasi mogli preklapati, parovi molekula KRb sa različitim spinom su reagovali i nastali su K2 i Rb2 kao proizvodi reakcije. Ono sto je iznenadjujuće sa stanovišta klasičnog modela reakcije je da se reakcija odvijala i onda kada su molekuli bili međusobno udaljeni 1 μm (pandan ovome bi bila 2 klikera prečnika 1 cm koja su na udaljenosti od 20 m).
Prema tvrdnjama Profesora Hutsona, dosadasnja tehnologija dobijanja ultra hladnih gasova je ograničena na alkalne i zemno-alkalne metale, koji umaju uzan spektar reakcija u kojima mogu učestvovati. Medjutim, istraživači razvijaju nove metode za hlađenje drugih molekula, što bi dalje proširilo mogućnosti preciznog kontrolisanja reakcionih mehanizama i razumevanja uloge kvantne mehanike u reaktivnosti.