A történelemben először rögzítették elektronok és atommagok mozgását egyszerre egy molekulában

2020 / 07 / 04 / Justin Viktor
A történelemben először rögzítették elektronok és atommagok mozgását egyszerre egy molekulában
A Stanfordi Lineáris Gyorsítóközpont (SLAC) nagy sebességű „elektronkamerájának” segítségével a tudósok egyidejűleg rögzítették az elektronok és a magok mozgását egy fénnyel gerjesztett molekulában. A történet mindkét oldalának egyetlen kísérletben történő feltárása nagy tudományos kihívás volt.

Új megközelítés

A tudósoknak egy nagy sebességű elektronkamera segítségével a történelemben először sikerült megragadni az elektronok és a magok mozgását egy molekulában, miközben azt a fény gerjesztette. Megmutatták, hogy az ultragyors elektrondiffrakcióval követhetőek az elektromos és atommagi változások, miközben a két komponens természetesen szétválik.

 


Egy új kísérlet kimutatta, hogy az elektronok két, jól megkülönböztethető módon szórják szét a piridin molekulákat, ahogy azt a csíkos narancssárga kúp és a piros tekercs is mutatja. A kutatók így egyidejűleg megfigyelhetik, hogy a molekula atommagjai és elektronjai hogyan reagálnak a fényhullámokra. A vizsgálatot a SLAC „elektronkamerájával”, a MeV-UED-vel végezték. (Kép: Jimmy Yu/Stanford Egyetem)

A kísérletben a tudósok képesek voltak megfigyelni az atomok pontos helyzetét és az elektromos információkat egyidejűleg.

A technológia várhatóan pontos képet nyújt majd a molekulák viselkedéséről, miközben mérhetővé válnak az elektromos viselkedés azon aspektusai, amelyek a kvantumkémiai szimulációk középpontjában állnak. Ez új alapot nyújthat a jövőbeli elméleti és számítási módszerekhez.

Gerjesztés

A kísérlet során a tudósok lézerfénnyel gerjesztették a piridinmolekulák alkotta gázt. Ezek után nagy energiájú elektronok rövid impulzusával bombázták a gerjesztett molekulákat, pillanatképeket készítve a gyorsan átrendeződő elektronokról és atommagokról, amelyeket később összefűztek egy stop-trükk animációba, a minta fény által kiváltott alapvető változásainak videójában. 

A gerjesztés rugalmas szóródási jeleket generált, amikor az elektronok kitértek a piridin molekulából anélkül, hogy energiát nyeltek volna el, és információt kódolt a molekulák atommagjainak viselkedéséről. A rugalmatlan szóródási jelek pedig - melyek akkor keletkeznek, amikor az elektronok energiát cserélnek a molekulával - az elektromos változásokról tartalmaztak információt.

A szóródás e két fajtájából származó elektronok különböző pontokban jelentkeztek, lehetővé téve az elemzők számára, hogy a két jelet szépen elkülönítsék, és valós képet kapjanak arról, ahogy a részecske elektronjai és atommagjai egyidejűleg működnek.


A korábbi módszerekkel a kutatók már megfigyelték a piridin molekulában levő nitrogénatomot ahogy felfelé és lefelé hajlik a fény gerjesztésének hatására. Az új módszerrel képesek voltak észlelni az elektronsűrűség változásait is, amelyek ugyanakkor történtek. A kék buborékok a csökkenő elektronsűrűséget, míg a vörös buborékok sűrűség-növekedést mutatnak a ki gerjesztetlen piridinnel szemben. (Fotó: Jimmy Yu/Stanford Egyetem)

Pontos szimuláció

Xiaolei Zhu a kísérlet egyik résztvevője, a Stanford posztdoktori ösztöndíjasa, elmondta:  „Mindkét megfigyelés szinte pontosan megegyezik a szimulációval, melynek célja az összes lehetséges reakciócsatorna figyelembevétele. Ez világos képet ad nekünk az elektromos és a magi változások kölcsönhatásáról.” 

„Ez a módszer kiegészíti azokat a szerkezeti információkat, melyeket röntgendiffrakciós és egyéb technikákkal, például SLAC féle Linac koherens fényforrás (LCL) röntgenlézer révén gyűjtöttünk össze, ami a kémiai dinamika pontos részleteit is képes mérni a legrövidebb időkeretekben, amint arról nemrégiben beszámoltak egy másik fény okozta kémiai reakció esetében” - tette hozzá Zhu.

Thomas Wolf társszerző és a SLAC tudósa hozzátette:  „Látjuk, hogy a MeV-UED egyre inkább olyan eszköz, amely kiegészíti a többi technikát. Az a tény, hogy az elektromos és az atommagi struktúrákat ugyanabba az adatkészletbe vonhatjuk, együtt mérve, de külön-külön is megfigyelve, új lehetőségeket kínál majd arra, hogy egyesítsük a megtanultakat más kísérletekből származó ismeretekkel.”

(Forrás: Sciencemag Képek: Pexels)

https://raketa.hu/a-tortenelemben-eloszor-rogzitettek-elektronok-es-atommagok-mozgasat-egyszerre-egy-molekulaban


Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Így lettek a szexuális játékszerekből digitális kütyük
Lassan már senkit sem lep meg, hogy egy intim segédeszköznek legalább olyan jól kell tudnia csatlakoznia a wifihez vagy egy telefonhoz, mint a viselőjéhez, használójához.
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
Az óceánok mélyén mérgező tengeri nyuszik élnek
A Jorunna Parva valójában egy tengeri csiga fajta, melynek kémiai vegyületeket detektáló antennái nyuszifülekre hasonlítanak. Az apró, két centiméteres élőlények étrendjüknek köszönhetően rendkívül mérgezőek és mindössze néhány hónapig élnek.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.