صناعة

مراقبة الديناميات الجزيئية للتفاعلات الكيميائية في الوقت الحقيقي

مراقبة الديناميات الجزيئية للتفاعلات الكيميائية في الوقت الحقيقي



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.

جارية NIST (المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا) يقترب المشروع من أحد أكثر الأهداف المطلوبة إلحاحًا في العلوم الحديثة: القدرة على مراقبة الديناميكيات التفصيلية للتفاعلات الكيميائية فور حدوثها - على النطاق المكاني للجزيئات ، والذرات ، والإلكترونات ، وعلى النطاق الزمني بيكو ثانية أو حتى أقصر.

ابتكر الباحثون وأظهروا مصدر أشعة سينية غير معتاد ومضغوط وغير مكلف نسبيًا لنظام تصوير قد يتم استخدامه قريبًا لإنتاج نوع "الأفلام الجزيئية" التي يحتاجها العلماء والمهندسون. "أعتقد أننا سنكون قادرين على قياس المسافات بين الذرية بدقة تحت أنغستروم ،" يقول جويل أولوم من مجموعة أجهزة الكم في قسم الإلكترونيات الكمومية والضوئيات في PML، الباحث الرئيسي في المشروع التعاوني ورئيس الفريق الذي أنشأ مصدر الأشعة السينية. "وسنكون قادرين على مراقبة النشاط الذري بدقة بيكو ثانية أثناء التفاعلات الكيميائية."

يقول "مصدر الأشعة السينية هو نظام جديد على سطح الطاولة ينتج نبضات بيكو ثانية من الأشعة السينية ، وهي الكأس المقدسة بين العلماء الذين يحاولون توضيح الحركة الدقيقة في الوقت الفعلي للإلكترونات والذرات والجزيئات". مارلا دويل, قائد مجموعة المصادر والكشفات في PML. "في نهاية المطاف ، سيكون نهج المنضدة هذا قادرًا على التنافس وجهاً لوجه مع تقنيات السنكروترون المعقدة والأكثر تكلفة بكثير."

يبدأ مبدأ التشغيل بشعاع ليزر يعمل بالأشعة تحت الحمراء (IR) ، والذي ينقسم إلى جزأين. يستخدم الجزء الأول لإثارة مادة قيد الدراسة ضوئيًا ، وبدء تفاعل كيميائي. يتم توجيه الجزء الثاني إلى غرفة مفرغة ، فوقها خزان مياه به فتحة صغيرة تؤدي إلى الغرفة. يُسحب الماء إلى الحجرة بنفث بعرض 0.2 مم ويتم تركيز شعاع الليزر على هدف تدفق المياه.

[عنوان معرف = "attachment_1198" محاذاة = "aligncenter" العرض = "300"] لقطة مقرّبة لهدف نفاث الماء (خط عمودي ، عرضه 0.2 مم تقريبًا) تُستخدم لإنتاج نبضات أشعة سينية ببيكو ثانية. [مصدر الصورة: ينس أوليج][/شرح]

يقول أولوم: "هذا يشعل بلازما على الهدف ، ويتم تسريع بعض الإلكترونات الناتجة عن التأين - بسبب الحقول الكهربائية الكبيرة جدًا من الليزر - إلى الهدف المائي. هناك يخضعون لنفس النوع من التباطؤ المفاجئ الذي تفعله الإلكترونات في أنبوب الأشعة السينية التقليدي. يحتوي شعاع الأشعة تحت الحمراء على طاقة قليلة جدًا لكل فوتون. لكن ما ينتج عن التفاعل مع الهدف هو أشعة إكس مع الطاقات 10000 مرة أعلى. ثم نقوم بتجميع حزمة الأشعة السينية بحيث تصطدم بعينة الاهتمام ". ثم تمر الأشعة السينية من خلال العينة إلى غرفة تبريد منفصلة حيث تسجل كاشفات الأشعة السينية فائقة التوصيل طيف الامتصاص.

في سبتمبر ، أظهر الفريق أن مصدر الأشعة السينية كان مستقرًا على مدى فترات زمنية طويلة. والخطوة التالية هي البدء بممارسة العلم معها. يقول أولوم: "نحن مهتمون جدًا بالمواد النشطة ضوئيًا ، ومكونات الجيل التالي من الخلايا الشمسية والمحفزات". "سنبدأ بأنظمة النماذج وننطلق من هناك.


شاهد الفيديو: الكيمياء الحركية 2 (أغسطس 2022).