Ala

Kemiallisten reaktioiden molekyylidynamiikan tarkkailu reaaliajassa

Kemiallisten reaktioiden molekyylidynamiikan tarkkailu reaaliajassa


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Jatkuva NIST (National Institute of Standards and Technology) projekti on päättymässä yhteen modernin tieteen kiireellisimmistä tavoitteista: kyky tarkkailla kemiallisten reaktioiden yksityiskohtaista dynamiikkaa niiden tapahtuessa - molekyylien, atomien ja elektronien avaruusasteikolla ja pikosekuntia tai jopa lyhyempi.

Tutkijat ovat suunnitelleet ja osoittaneet erittäin epätavallisen, pienikokoisen ja suhteellisen halvan röntgenlähteen kuvantamisjärjestelmälle, jota voidaan pian käyttää sellaisten "molekyylielokuvien" tuottamiseen, joita tutkijat ja insinöörit tarvitsevat. "Uskon, että pystymme mittaamaan atomien väliset etäisyydet sub-angströmin tarkkuudella", sanoo Joel Ullom Quantum Devices Groupista PML: n Quantum Electronics and Photonics -divisioonasta, Yhteistyöprojektin johtava tutkija ja röntgenlähteen luovan tiimin päällikkö. "Ja voimme seurata atomimittakaavan toimintaa pikosekunnin tarkkuudella kemiallisten reaktioiden aikana."

"Röntgenlähde on uusi pöytälevyjärjestelmä, joka luo pikosekunnin röntgensäteilypulsseja, pyhän graalin tutkijoiden joukossa, jotka yrittävät selvittää elektronien, atomien ja molekyylien tarkkaa, reaaliaikaista liikettä", sanoo Marla Dowell, PML: n lähde- ja ilmaisinryhmän johtaja. "Loppujen lopuksi tämä pöytätasoinen lähestymistapa pystyy kilpailemaan päätä vastaan ​​paljon kalliimmilla ja monimutkaisemmilla synkronitekniikoilla."

Toimintaperiaate alkaa pulssi-infrapunasäteilyllä (IR), joka on jaettu kahteen osaan. Ensimmäistä osaa käytetään tutkittavan materiaalin fotoeksitoimiseksi aloittaen kemiallinen reaktio. Toinen osa johdetaan tyhjiökammioon, jonka yläpuolella on vesisäiliö, jolla on pieni aukko, joka johtaa kammioon. Vesi vedetään kammioon 0,2 mm leveällä suihkulla ja lasersäde kohdistetaan virtaavan vesisuihkun kohteeseen.

[caption id = "attachment_1198" align = "aligncenter" width = "300"] Lähikuva vesisuihkukohteesta (pystysuora viiva, ~ 0,2 mm leveä), jota käytetään tuottamaan pikosekunnin röntgenpulsseja. [Kuvan lähde: Jens Uhlig] [/ kuvateksti]

"Tämä sytyttää kohteen plasman", Ullom sanoo, "ja jotkut ionisaation elektronit kiihtyvät takaisin - laserista johtuvien erittäin suurten sähkökenttien vuoksi - takaisin vesikohteeseen. Siellä he käyvät läpi samanlaisen äkillisen hidastuvuuden kuin elektronit tekevät tavanomaisessa röntgenputkessa. IR-säteessä on hyvin vähän energiaa fotonia kohti. Mutta vuorovaikutuksesta kohteen kanssa saadaan röntgensäteitä energian kanssa 10000 kertaa suurempi. Sitten vertaillaan röntgensäde siten, että se osuu kiinnostavaan näytteeseen. " Röntgensäteet kulkevat sitten näytteen läpi erilliseen kryogeeniseen kammioon, jossa suprajohtavat röntgentunnistimet tallentavat absorptiospektrin.

Syyskuussa tiimi osoitti, että röntgenlähde oli vakaa huomattavien aikavälien aikana. Seuraava askel on aloittaa tieteen tekeminen sen kanssa. "Olemme erittäin kiinnostuneita fotoaktiivisista materiaaleista, seuraavan sukupolven aurinkokennojen komponenteista ja katalyytteistä", Ullom sanoo. "Aloitamme mallijärjestelmistä ja siirrymme sieltä.


Katso video: Kananmuna etikassa (Joulukuu 2022).