Physiker verwenden laserpointer kaufen um erste Schnappschüsse von schnellen chemischen Bindungen zu erfassen Brechen

 

Physiker verwenden laserpointer kaufen um erste Schnappschüsse von schnellen chemischen Bindungen zu erfassen Brechen

Die Idee, einen laservisier für pistole zu verwenden, um einige Femtosekunden der extrem schnellen Vibrationen eines Moleküls aufzuzeichnen, wenn er auseinander bricht, kam von Physikern der Kansas State University. Chii-Dong Lin, Universitätsprofessor für Physik und Anh-Thu Le, Forschungsprofessor im James R. Macdonald Laboratory, sind Teil eines internationalen Kooperationsprojektes, das in der 21. Oktober-Ausgabe von Science veröffentlicht wurde.

“Wenn Sie etwas sehen wollen, das sehr, sehr schnell passiert, brauchen Sie ein Werkzeug, das eine sehr, sehr winzige Zeitdauer messen kann”, sagte Lin. “Das einzige Licht, das in Femtosekunden-Messungen zur Verfügung steht, ist ein Laser.”

Eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer Milliardstelsekunde, also eine Million Mal kürzer als eine Nanosekunde. Bis vor kurzem gab es keine Möglichkeit, zu messen, was während einer chemischen Reaktion in so kurzer Zeit geschieht.

Lin’s Forschungsgruppe machte seinen ersten molekularen Film eines Sauerstoffmoleküls mit katze laserpointer im Jahr 2012, aber um ein größeres Molekül – wie das vieratomige Acetylenmolekül – aufzunehmen, benötigten sie einen fortgeschritteneren Laser. Nach fünfjähriger Zusammenarbeit mit Jens Biegerts Gruppe des ICFO-Instituts für Photonische Wissenschaften, Mitglied des Instituts für Wissenschaft und Technologie in Barcelona, wurde Lin Idee.

Das internationale Team nutzte die Molekülelektronen, um das Molekül zu streuen – ein Prozess, der als Infrarotlaser-induzierte Elektronenbeugung bezeichnet wird, oder LIED – und nimmt Snapshots von Acetylen auf, die auseinanderbrechen. Ein intensiver 200mW Laserpointer wird verwendet, um ein Acetylenmolekül – bestehend aus zwei Wasserstoffatomen und zwei Kohlenstoffatomen – zu beeinflussen, um ein Elektron auszulöschen und den Abbau des Moleküls zu initiieren. Nach neun Femtosekunden treibt der Laser das freie Elektron zurück zum langgestreckten Molekül, um ein Bild zu erzeugen.

“Wissenschaftler werden schließlich in der Lage sein, dieses Werkzeug in Chemie, Biologie und anderen physikalischen Wissenschaften anzuwenden, um verschiedene Arten von Molekülen und Prozessen zu betrachten”, sagte Lin.

Gemß Lin bietet die Acetylen-vieratomige chemische Struktur mehrere Möglichkeiten, wo die Bindungen brechen könnten. In der Lage, zu messen, wo und wann diese Pausen können dazu beitragen, Forscher besser zu verstehen, chemische Reaktionen, die Lin sagte, wird zu einer besseren Kontrolle über eine Reaktion führen und gilt für mehrere Bereiche der Wissenschaft.

“Um etwas zu kontrollieren, müssen Sie wissen, wo es zuerst ist”, sagte Lin. “Wenn du einen Ball über ein Haus wirfst, kannst du nicht sehen, was mit ihm passiert, so dass du es nicht mehr kontrollieren kannst, aber wenn du eine Möglichkeit hast, jede Sekunde des Balles in der Luft zu sehen, kannst du es herausfinden Warum es endet, wo es funktioniert und möglicherweise ändern, wie Sie es werfen, um das Ergebnis zu kontrollieren oder es in Echtzeit zu beeinflussen. ”

Lin’s Forschungsgruppe begann die Arbeit mit Kansas State University ausgezeichnet Professor emeritus Lew Cocke Forschungsgruppe im Jahr 2008, um die erste LIED-Experiment, das zur aktuellen Entwicklung führte zu führen. Die ersten Experimente ermöglichten es den Forschern, ihre Theorie anzuwenden, um Signale von Elektronen zu decodieren, die das Bild erzeugen. Durch die Dekodierung des Bildes haben die Forscher genau die neuen Bindungsabstände des Moleküls gemessen, die kleiner als ein hundert Millionstel Zentimeter sind.

“Da die Schnappschüsse, die von den Elektronen aufgenommen werden, in einem sehr starken Laserfeld auftreten, war es nahezu unmöglich, die Elektroneninformation zu dekodieren und die kleinen Distanzen zu messen”, sagte Le, der eine kritische Dekodierung der Molekülstruktur vorsah In der Momentaufnahme aus Barcelona. “Dies ist die erste Echtzeit-Beobachtung der Auflösung eines Moleküls innerhalb von neun Femtosekunden.”

Die internationalen Mitarbeiter sind vom ICFO-Institut für Photonische Wissenschaften, das Barcelona Institut für Wissenschaft und Technologie und die katalanische Institution für Forschung und Fortgeschrittene, alle in Spanien; Die Leiden Universität in den Niederlanden; Die Universität Kassel, das Zentrum für Freie-Elektronen-Laserwissenschaft, das Max-Planck-Institut für Kernphysik, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt und die Universität Jena in ganz Deutschland; Und der Aarhus Universität in Dänemark.

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