Priemysel

Sledovanie molekulárnej dynamiky chemických reakcií v reálnom čase

Sledovanie molekulárnej dynamiky chemických reakcií v reálnom čase



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.

Prebieha NIST (Národný inštitút pre štandardy a technológie) projekt uzatvára jeden z najnaliehavejších cieľov modernej vedy: Schopnosť pozorovať podrobnú dynamiku chemických reakcií - v priestorovom meradle molekúl, atómov a elektrónov a v časovom meradle pikosekundy alebo dokonca kratšie.

Vedci navrhli a demonštrovali veľmi neobvyklý, kompaktný a relatívne lacný zdroj röntgenových lúčov pre zobrazovací systém, ktorý sa čoskoro môže použiť na výrobu druhov „molekulárnych filmov“, ktoré vedci a inžinieri potrebujú. "Verím, že budeme schopní merať medziatómové vzdialenosti s presnosťou pod angstromom," hovorí Joel Ullom zo skupiny Quantum Devices Group v divízii kvantovej elektroniky a fotoniky PML, Hlavný riešiteľ spoločného projektu a vedúci tímu, ktorý vytvoril zdroj röntgenových lúčov. "A budeme schopní sledovať aktivitu v atómovom meradle s pikosekundovým rozlíšením počas chemických reakcií."

„Zdroj röntgenových lúčov je nový stolový systém, ktorý vytvára pikosekundové impulzy röntgenových lúčov, svätý grál medzi vedcami, ktorí sa snažia objasniť presný pohyb elektrónov, atómov a molekúl v reálnom čase,“ hovorí Marla Dowell, vedúci skupiny zdrojov a detektorov PML. "Nakoniec bude tento stolový prístup schopný čeliť priamym súperom s oveľa nákladnejšími a prepracovanejšími synchrotrónovými technikami."

Princíp činnosti začína pulzným infračerveným (IR) laserovým lúčom, ktorý je rozdelený na dve časti. Prvá časť sa používa na fotoexcitáciu študovaného materiálu a zahájenie chemickej reakcie. Druhá časť je vedená do vákuovej komory, nad ktorou je nádrž na vodu, ktorá má malý otvor vedúci do komory. Voda je nasávaná do komory v prúde širokom 0,2 mm a laserový lúč je zameraný na cieľ prúdiaceho vodného lúča.

[caption id = "attachment_1198" align = "aligncenter" width = "300"] Detail vodného lúča (vertikálna čiara, ~ 0,2 mm široká), ktorý sa používa na výrobu pikosekundových röntgenových impulzov. [Zdroj obrázku: Jens Uhlig] [/ titulok]

"Toto zapáli plazmu na cieľi," hovorí Ullom, "a niektoré elektróny z ionizácie sa urýchľujú - vďaka veľmi veľkým elektrickým poliam z laseru - späť do vodného cieľa." Tam podstupujú rovnaký druh náhleho spomalenia, aký spôsobujú elektróny v konvenčnej röntgenovej trubici. IR lúč má veľmi málo energie na jeden fotón. Čo však z interakcie s cieľom vychádza, sú röntgenové lúče s energiami 10 000-krát vyššie. Potom kolimujeme röntgenový lúč tak, aby dopadal na záujmovú vzorku. “ Röntgenové lúče potom prechádzajú vzorkou a do samostatnej kryogénnej komory, kde supravodivé röntgenové detektory zaznamenávajú absorpčné spektrum.

V septembri tím preukázal, že zdroj röntgenových lúčov bol stabilný v podstatných časových intervaloch. Ďalším krokom je začať s tým robiť vedu. „Veľmi nás zaujímajú fotoaktívne materiály, komponenty pre solárne články a katalyzátory novej generácie,“ hovorí Ullom. "Začneme s modelovými systémami a pôjdeme odtiaľ."


Pozri si video: RESOLUTIONA FATHER-DAUGHTER RELATIONSHIP (August 2022).