Արդյունաբերություն

Իրական ժամանակում դիտելով քիմիական ռեակցիաների մոլեկուլային դինամիկան

Իրական ժամանակում դիտելով քիմիական ռեակցիաների մոլեկուլային դինամիկան

Ընթացիկ NIST (Ստանդարտների և տեխնոլոգիայի ազգային ինստիտուտ) նախագիծը եզրափակում է ժամանակակից գիտության ամենաարդիական ձգտված նպատակներից մեկը. Քիմիական ռեակցիաների մանրամասն դինամիկան դիտելու ունակությունը, երբ դրանք լինում են ՝ մոլեկուլների, ատոմների և էլեկտրոնների տարածական մասշտաբով և ժամանակի մասշտաբով: picoseconds կամ նույնիսկ ավելի կարճ:

Հետազոտողները մշակել և ցույց են տվել չափազանց անսովոր, կոմպակտ և համեմատաբար էժան ռենտգենյան ճառագայթման աղբյուր պատկերման համակարգի համար, որը շուտով կարող է օգտագործվել այնպիսի «մոլեկուլային կինոնկարներ» արտադրելու համար, որոնք անհրաժեշտ են գիտնականներին և ինժեներներին: «Հավատում եմ, որ մենք կկարողանանք չափել միջատոմային հեռավորությունները մինչև ենթաանկրտրոմի ճշգրտությունը», - ասում է PML- ի Քվանտային էլեկտրոնիկայի և ֆոտոնիկայի բաժնի Քվանտային սարքերի խմբից Joոել Ուլլոմ, Համատեղ նախագծի գլխավոր քննիչ և ռենտգենյան աղբյուր ստեղծող թիմի ղեկավար: «Եվ մենք կկարողանանք դիտել քիմիական ռեակցիաների ընթացքում ատոմային մասշտաբի ակտիվությունը պիկոզեկյան լուծաչափով»:

«Ռենտգենյան աղբյուրը սեղանի վերևում գտնվող մի համակարգ է, որը ստեղծում է ռենտգենյան ճառագայթների պիկոսկրորդային իմպուլսներ, սուրբ գրիլ գիտնականների շրջանում, ովքեր փորձում են պարզել էլեկտրոնների, ատոմների և մոլեկուլների ճշգրիտ, իրական ժամանակում շարժումը», - ասում է Մարլա Դոուել, PML- ի աղբյուրների և դետեկտորների խմբի ղեկավար, «Ի վերջո, սեղանի վերևի այս մոտեցումը կկարողանա դեմ առ դեմ մրցել շատ ավելի թանկ և մշակված սինքրոտրոնային տեխնիկայի հետ»:

Գործարկման սկզբունքը սկսվում է իմպուլսային ինֆրակարմիր (IR) լազերային ճառագայթով, որը բաժանված է երկու մասի: Առաջին մասը օգտագործվում է ուսումնասիրվող նյութը ֆոտոարսեղացնելու համար ՝ սկսելով քիմիական ռեակցիա: Երկրորդ մասը տեղափոխվում է վակուումային խցիկ, որի վերևում կա ջրամբար, որն ունի փոքրիկ խոռոչ դեպի պալատ: Waterուրը պալատի մեջ է քաշվում 0.2 մմ լայնությամբ շիթով, իսկ լազերային ճառագայթը կենտրոնացած է հոսող ջրային ռեակտիվ թիրախի վրա:

[վերնագիր id = "attachment_1198" align = "aligncenter" width = "300"] -Րային ռեակտիվ թիրախի (ուղղահայաց գիծ, ​​~ 0,2 մմ լայնություն) խոշորացում ՝ որն օգտագործվում է պիկոս վայրկյան ռենտգենյան իմպուլսներ արտադրելու համար: [Պատկերի աղբյուրը ՝ Յենս Ուլլիգ] [/ վերնագիր]

«Սա պլազմա է առաջացնում թիրախի վրա, - ասում է Ուլլոմը, - և իոնացումից որոշ էլեկտրոններ արագանում են ՝ լազերից ստացվող շատ մեծ էլեկտրական դաշտերի պատճառով, նորից դառնում են ջրի թիրախը: Այնտեղ նրանք անցնում են նույն տեսակի կտրուկ դանդաղեցում, որը էլեկտրոններն անում են սովորական ռենտգենյան խողովակում: IR ճառագայթը շատ քիչ էներգիա ունի մեկ ֆոտոնի համար: Բայց այն, ինչ դուրս է գալիս թիրախի հետ փոխազդեցությունից, էներգիաներով ռենտգենյան ճառագայթներն են 10 000 անգամ ավելի բարձր: Հետո մենք իրար ենք բախվում ռենտգենյան ճառագայթը, որպեսզի այն հարվածի հետաքրքրության նմուշին »: Ռենտգենյան ճառագայթներն այնուհետև անցնում են նմուշի միջով և առանձին կրիոգեն պալատի մեջ, որտեղ գերհաղորդիչ ռենտգենյան դետեկտորներն արձանագրում են կլանման սպեկտրը:

Սեպտեմբերին թիմը ցույց տվեց, որ ռենտգենյան ճառագայթման աղբյուրը կայուն է զգալի ժամանակային ընդմիջումներով: Հաջորդ քայլը դրա հետ գիտություն սկսելն է: «Մեզ շատ հետաքրքրում են ֆոտոակտիվ նյութերը, հաջորդ սերնդի արևային բջիջների և կատալիզատորների բաղադրիչները», - ասում է Ուլլոմը: «Մենք կսկսենք մոդելային համակարգերից և կգնանք այնտեղից:


Դիտեք տեսանյութը: Կայծեր հեղուկի հատակին - հետաքրքրաշարժ քիմիա (Հունվարի 2022).