Ipar

A kémiai reakciók molekuláris dinamikájának megfigyelése valós időben

A kémiai reakciók molekuláris dinamikájának megfigyelése valós időben


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.

Folyamatos NIST (Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet) A projekt a modern tudomány egyik legsürgősebben keresett célját zárja be: képes megfigyelni a kémiai reakciók részletes dinamikáját, ahogy azok bekövetkeznek - a molekulák, atomok és elektronok térbeli skáláján, valamint a pikoszekundum vagy még rövidebb.

A kutatók egy rendkívül szokatlan, kompakt és viszonylag olcsó röntgenforrást fejlesztettek ki és mutattak be egy képalkotó rendszer számára, amely hamarosan felhasználható a tudósok és mérnökök számára szükséges „molekuláris filmek” előállítására. "Úgy gondolom, hogy képesek leszünk mérni az interatomikus távolságokat az angström alatti pontossággal" - mondja Joel Ullom, a PML Quantum Electronics and Photonics részlegének Quantum Devices Group-ja, Az együttműködési projekt vezető nyomozója és a röntgenforrást létrehozó csapat vezetője. "És kémiai reakciók során képesek leszünk megfigyelni az atomi léptékű aktivitást pikoszekundumos felbontással."

"A röntgenforrás egy új asztali rendszer, amely picosecundos röntgensugárzást hoz létre, ami egy szent grála a tudósok körében, akik megpróbálják tisztázni az elektronok, atomok és molekulák pontos, valós idejű mozgását." Marla Dowell, a PML Források és Detektorok Csoportjának vezetője. "Végül ez az asztali megközelítés képes lesz fej-fej mellett versenyezni sokkal drágább és kidolgozottabb szinkrotron technikákkal."

A működési elv egy pulzáló infravörös (IR) lézersugárral kezdődik, amelyet két részre osztanak. Az első részt a vizsgált anyag fotoexcitálására használják, kémiai reakció megindításával. A második részt egy vákuumkamrába vezetik, amely felett egy víztározó található, amelynek apró nyílása van a kamrához. A vizet 0,2 mm széles sugárban vezetik be a kamrába, és a lézersugarat az áramló vízsugár célpontjára fókuszálják.

[caption id = "attachment_1198" align = "aligncenter" width = "300"] Közeli kép a vízsugár célpontjáról (függőleges vonal, ~ 0,2 mm széles), amelyet picosekundumos röntgensugárzás előállítására használtak. [Kép forrása: Jens Uhlig][/felirat]

"Ez meggyújt egy plazmát a célponton" - mondja Ullom -, és az ionizációból származó elektronok egy része felgyorsul - a lézer nagyon nagy elektromos mezői miatt - vissza a víz célpontjába. Ott ugyanolyan hirtelen lassuláson mennek keresztül, mint az elektronok egy hagyományos röntgencsőben. Az IR-sugár fotononként nagyon kevés energiával rendelkezik. De ami a célponttal való kölcsönhatásból származik, az energiákkal röntgensugárzás 10 000-szer nagyobb. Ezután összevonjuk a röntgensugarat, hogy az az érdeklődésre számot tartó mintát eltalálja. " A röntgensugarak ezután áthaladnak a mintán, és egy külön kriogén kamrába jutnak, ahol a szupravezető röntgendetektorok rögzítik az abszorpciós spektrumot.

Szeptemberben a csapat bebizonyította, hogy a röntgenforrás stabil volt jelentős időintervallumokban. A következő lépés a tudomány megkezdése. "Nagyon érdekelnek a fotoaktív anyagok, a következő generációs napelemek alkatrészei és a katalizátorok" - mondja Ullom. „Kezdjük a modellrendszerekkel, és onnan megyünk.


Nézd meg a videót: Érettségi 2017 - Kémia: Standardpotenciál és elektrolízis (Lehet 2022).