在極低溫度下，氣體分子會處於非常簡單的運動狀態，並且對周圍環境的影響特別敏感。這樣的特性使科學家能夠精確控制分子的移動、能量狀態和化學反應傾向。在低溫化學研究中，離子與分子間的反應尤其特殊：離子會釋放電場，進而吸引遠處的分子靠近。雖然科學家早在30多年前就建立了「低溫離子—分子反應」的理論模型，但直到最近，實驗技術才達到「足夠低的溫度」和「足夠精確的分子碰撞條件」來嚴格檢驗該理論模型。研究結果證實，離子釋放的電場對不同類型的分子（如不同形狀的同分異構體、不同同位素、不同核自旋狀態的分子）有不同的影響，甚至對同一分子在不同旋轉狀態下也有不同的作用方式。這樣的發現為科學家提供了利用「微波技術」控制低溫化學反應的想法。

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究團隊，成功研發了使用微波控制極低溫度的化學反應的新方法。他們研究了氦離子（He⁺）與極冷的一氧化碳（CO）分子之間的反應，實驗中，兩種粒子以特殊的方式被匯聚在一起，使它們之間的碰撞能量接近於零。研究人員使用精確的微波脈衝改變了CO分子的旋轉方式，將分子從最低能量狀態（J=0）轉變成較高能量狀態（J=1）。實驗結果顯示，微波脈衝使反應變慢約40.4%。研究人員進一步透過雷射技術（resonance-enhanced multiphoton ionization，REMPI）精確測量了CO分子能量狀態的變化，觀察到了一種被稱為「damped Rabi oscillations」（微波對分子作用產生的週期性振盪現象）的量子效應，證實微波改變了大約88% CO分子的能量狀態。研究團隊表示，這項研究首次證明了微波可以透過改變分子的量子狀態來控制化學反應（有別於傳統的透過加熱來控制反應），這為開發更精確的化學反應提供了新方向。