تبلیغات
علم کیمیا - پژوهشگران،اولین عکس از اتم های در حال جنبش در مولکول را تصویربرداری کردند.
یکشنبه 30 مهر 1391  03:14 ب.ظ    ویرایش: چهارشنبه 8 آذر 1391 12:53 ب.ظ
توسط: ک ی
نوع مطلب: شیمی کوانتوم ،

با استفاده از یک دوربین فوق سریع،پژوهشگران  توانستند اولین تصویر واقعی از دو اتمی را که در مولکول در حال نوسان هستند،ثبت کنند.

کلید این آزمایش،که در بحث این هفته مجله Nature عنوان شد،استفاده پژوهشگران از انرژی الکترون خود مولکول است به عنوان "نور فلش" برای روشن کردن و نورانی کردن حرکت مولکولی.

تیم،از پالس های فوق سریع لیزر برای بیرون راندن یک الکترون از اوربیتال طبیعی خودش،استفاده کرد.این الکترون سپس نسبت به الکترونی که از ان جدا شده بود،عقب افتاد،شبیه به وقتی که یک نور فلش اطراف یک شی را می گیرد یا موجی که روی سطح آب در حوضچه پدید می اید.

 

پژوهشگر اصلی، Luis DiMauro از دانشگاه ایالتی اوهایو،گفت که این دست آورد بزرگ،نه تنها نشانگر اولین گام در بررسی واکنش های شیمیایی است بلکه انها را در یک مقیاس اتمی ،کنترل می کند.

"ما فهمیدیم که با انجام این آزمایش ها،می توانیم مسیر کوانتومی الکترون را وقتی که به مولکول بر می گردد کنترل کنیم با تنظیم کردن لیزری که این الکترون را پرتاب می کند." این را DiMauro گفت،استاد فیزیک ایالت اوهایو.او همچنین گفته " قدم بعدی این است که ببینیم آیا می توانیم الکترون را دقیقا در مسیری هدایت کنیم که بتوانیم به کمک آن،واکنش های شیمیایی را کنترل کنیم."

روش استاندارد برای عکس برداری از یک شی شامل شلیک کردن یک پرتوی الکترونی به آن است.(بمباران کردن الکترونی آن با سرعت میلیون ها الکترون بر ثانیه.) رفتار کوانتومی تک الکترون این پژوهشگران ،به آن ها اجازه داد تا از این حرکت مولکولی سریع ،عکس بگیرند،عکسی که بر پایه پیشرفت های تئوری بود که توسط مقاله های نویسندگان دانشگاه ایالتی کانزاس بیان شده بود.

تکنیکی که laser induced electron diffraction (LIED) نام دارد،معمولا برای مطالعه علوم سطحی مربوط به مواد جامد استفاده می شود.در این جا ،پژوهشگران از آن استفاده کردند برای بررسی حرکت اتم در یک مولکول.

مولکول هایی که آن ها برای مطالعه انتخاب کردند از نوع ساده بودند ،نیتروژن N2 و اکسیژن O2 .نیتروژن و اکسیژن،گازهای معمولی جو می باشند که دانشمندان از قبل،از هر گونه اطلاعات جزیی راجع به ساختار آن ها با خبر بودند.بنابر این این دو مولکول پایه ،تست بسیار خوبی برای آزمایش LIED فراهم کردند.

در هر مورد،پژوهشگران به مولکول با پالس های 50 فمتوثانیه نور لیزر ضربه زدند.آن ها قادر بودند که یک الکترون ار از لایه بیرونی اتم به خارج پرتاب کنند و سیگنال یا نشانه پراکندگی الکترون را شناسایی کنند در حالی که الکترون دوباره به مولکول برخورد کرد.

DiMauro و پژوهشگر فوق دکترای ایالت اوهایو، Cosmin Blaga ،سیگنال ها وعلامت های پراکنده الکترون را با الگوی پراش نور شبیه سازی کردند وقتی که نور از میان شکاف هایی می گذرد.فقط با داشتن الگوی پراش،دانشمندان می توانند سایز و شکل این شکاف ها را از نو بسازند.در این مورد،فیزیکدانان با داشتن الگوی پراش الکترون ،سایز و شکل مولکول را نوسازی کردند .(همان مکان هسته ها ی اتم های تشکیل دهنده .)

کلید این آزمایش ،این طور که Blaga می گوید،این بود که در این فاصله مختصری از زمان که الکترون از مولکول اخراج می شود تا وقتی که دوباره به آن برخورد می کند،اتم های درون مولکلول جنبش کرده اند و روش LIED ،می تواند این جنبش را تصویر برداری کند.او افزود: "شبیه به ساختن یک فیلم از دنیای کوانتومی"

این تکنیک علاوه بر توانایی کنترل کردن واکنش های شیمیایی ،یک ابزار جدید هم برای مطالعه ی ساختار و دینامیک ماده ارایه داده است.Blaga افزود:"در نهایت ما می خو اهیم به طور واقع،بدانیم که چگونه واکنش های شیمیایی،مکانی را در نظر می گیرند.بنابراین،در دراز مدت،برنامه هایی کاربردی در علم مواد و حتی تولید مواد شیمیایی وجود خواهد داشت."

DiMauro گفت:"شما می توانید از این برای مطالعه اتم های فرد استفاده کنید."او همچنین افزود: " ولی ،ضربه بزرگتر به علم زمانی وارد می شود که ما بتوانیم واکنش های بین مولکول های پیچیده تر را مطالعه کنیم.نگاه کردن به این دو اتم ،فاصله زیادی دارد تا مطالعه مولکول جالبتری مثل پروتئین."

نویسندگان مقاله این آزمایش Anthony DiChiara, Emily Sistrunk, Kaikai Zhang, Pierre Agostini, و Terry A. Miller از ایالت اوهایو و C.D. Lin ایالت کانزاس بودند. نویسنده Junliang Xu ،در حال دنبال کردن بخش تئوری این آزمایش است برای گرفتن دکترایش و به زودی به آزمایشگاه DiMauro به عنوان یک فوق دکترا ملحق می شود.

بودجه این آزمایش از طرف وزارت انرژی ایالت متحده .برنامه های علوم انرژی پایه. تامین شده است.

 

          

اولین عکس از سمت راست مربوط به DiMauoro و دومین عکس مربوط به Blaga می باشد.

تماس : (614) 688-5726; Dimauro.6@osu.edu

(614) 292-0428; Blaga.1@osu.edu

نوشته شده توسط Pam Frost Gorder: (614) 292-9475; Gorder.1@osu.edu

 

 

 

این تصویرهر گونه تغییری که مولکول در فاصله ی بین پالس ها دریافت کرده را نشان می دهد.حرکت و جابه جایی اتم های تشکیل دهنده ،به عنوان میزانی از افزایش تکانه زاویه ای نشان داده شده است.به صورت مقیاسی از سمت آبی تیره به سمت صورتی که صورتی نشان دهنده بیشترین تکانه زاویه ای می باشد.

منبع: http://researchnews.osu.edu/archive/moleculepicture.htm

   


نظرات()  
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر

علم کیمیا

دانش شیمی محض