Βιομηχανία

Παρατήρηση Μοριακής Δυναμικής Χημικών Αντιδράσεων σε πραγματικό χρόνο

Παρατήρηση Μοριακής Δυναμικής Χημικών Αντιδράσεων σε πραγματικό χρόνο


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.

Μια συνεχής NIST (Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας) Το έργο πλησιάζει σε έναν από τους πιο επείγοντα περιζήτητους στόχους της σύγχρονης επιστήμης: Η ικανότητα να παρατηρείται η λεπτομερής δυναμική των χημικών αντιδράσεων καθώς συμβαίνουν - στη χωρική κλίμακα μορίων, ατόμων και ηλεκτρονίων και στη χρονική κλίμακα picoseconds ή ακόμα και μικρότερες.

Οι ερευνητές έχουν επινοήσει και αποδείξει μια εξαιρετικά ασυνήθιστη, συμπαγή και σχετικά φθηνή πηγή ακτίνων Χ για ένα σύστημα απεικόνισης που μπορεί σύντομα να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή του είδους «μοριακών ταινιών» που χρειάζονται οι επιστήμονες και οι μηχανικοί. «Πιστεύω ότι θα είμαστε σε θέση να μετρήσουμε τις διατομικές αποστάσεις έως την ακρίβεια του υπο-angstrom», λέει Joel Ullom του Quantum Devices Group στο τμήμα Quantum Electronics and Photonics της PML, Κύριος Ερευνητής για το συνεργατικό έργο και επικεφαλής της ομάδας που δημιούργησε την πηγή ακτίνων Χ. «Και θα είμαστε σε θέση να παρακολουθούμε δραστηριότητα ατομικής κλίμακας με ανάλυση picosecond κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων».

Η "πηγή ακτίνων Χ είναι ένα νέο σύστημα επιτραπέζιων κορυφών που δημιουργεί παλμούς δευτερολέπτων ακτίνων Χ, ένα ιερό δισκοπότηρο μεταξύ επιστημόνων που προσπαθούν να διασαφηνίσουν την ακριβή, κίνηση σε πραγματικό χρόνο ηλεκτρονίων, ατόμων και μορίων", λέει. Μάρλα Ντάουελ, ηγέτης της Ομάδας Πηγών και Ανιχνευτών PML. "Τελικά, αυτή η κορυφαία προσέγγιση θα είναι σε θέση να ανταγωνίζεται το κεφάλι με το κεφάλι με πολύ πιο ακριβές και περίπλοκες τεχνικές συγχρονισμού."

Η αρχή λειτουργίας ξεκινά με μια παλμική υπέρυθρη ακτίνα λέιζερ (IR), η οποία χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος χρησιμοποιείται για τη φωτοδιέγερση ενός υπό μελέτη υλικού, ξεκινώντας μια χημική αντίδραση. Το δεύτερο μέρος διοχετεύεται σε ένα θάλαμο κενού, πάνω από τον οποίο είναι μια δεξαμενή νερού που έχει ένα μικρό άνοιγμα που οδηγεί στον θάλαμο. Το νερό εισέρχεται στον θάλαμο με πίδακα πλάτους 0,2 mm και η δέσμη λέιζερ εστιάζεται στον στόχο ροής νερού ροής.

[caption id = "attachment_1198" align = "aligncenter" πλάτος = "300"] Κοντινό πλάνο του στόχου εκτόξευσης νερού (κάθετη γραμμή, πλάτους ~ 0,2 mm) που χρησιμοποιείται για την παραγωγή παλμών ακτίνων Χ picosecond. [Πηγή εικόνας: Τζεν Ουχλιγκ][/λεζάντα]

"Αυτό αναφλέγει ένα πλάσμα στον στόχο", λέει ο Ullom, "και μερικά από τα ηλεκτρόνια από τον ιονισμό επιταχύνονται - λόγω των πολύ μεγάλων ηλεκτρικών πεδίων από το λέιζερ - πίσω στον στόχο του νερού. Εκεί υφίστανται το ίδιο είδος απότομης επιβράδυνσης που κάνουν τα ηλεκτρόνια σε έναν συμβατικό σωλήνα ακτίνων Χ. Η υπέρυθρη ακτίνα έχει πολύ λίγη ενέργεια ανά φωτόνιο. Αλλά αυτό που βγαίνει από την αλληλεπίδραση με τον στόχο είναι οι ακτινογραφίες με ενέργειες 10.000 φορές υψηλότερο. Στη συνέχεια συγκεντρώνουμε τη δέσμη ακτίνων Χ έτσι ώστε να χτυπά το δείγμα ενδιαφέροντος. " Οι ακτίνες Χ περνούν έπειτα από το δείγμα και σε έναν ξεχωριστό κρυογονικό θάλαμο όπου οι υπεραγωγοί ανιχνευτές ακτίνων Χ καταγράφουν το φάσμα απορρόφησης.

Τον Σεπτέμβριο, η ομάδα απέδειξε ότι η πηγή ακτίνων Χ ήταν σταθερή σε σημαντικά χρονικά διαστήματα. Το επόμενο βήμα είναι να ξεκινήσετε να κάνετε επιστήμη μαζί του. «Ενδιαφερόμαστε πολύ για τα φωτοδραστικά υλικά, τα εξαρτήματα για ηλιακά κύτταρα επόμενης γενιάς και καταλύτες», λέει ο Ullom. «Θα ξεκινήσουμε με μοντέλα συστημάτων και θα πάμε από εκεί.


Δες το βίντεο: Στοιχειομετρία (Οκτώβριος 2022).