تولد خوشه‌های اتمی زیر ذره‌بین دانشمندان
برنا - گروه علمی و فناوری: پژوهشگران برای نخستین‌بار تشکیل خوشه‌های اتمی را در زمان واقعی با کمک هلیوم فوق‌سرد و لیزر رصد کردند.
دانشمندان با استفاده از قطرات هلیوم و لیزر فوق‌کوتاه، فرایند تشکیل پیوند شیمیایی را در زمان واقعی بررسی کردند.
به گزارش science tech daily پژوهشگران دانشگاه فنی گراتس (TU Graz) برای نخستین بار موفق شدند فرآیند شکل‌گیری خوشه‌های اتمی را در زمان واقعی (Real Time) رصد کنند و بینش‌های نوینی درباره نحوه انتقال انرژی و بار در حین تشکیل پیوند‌های شیمیایی به‌دست آورند. این پژوهش به سرپرستی مارکوس کخ از مؤسسه فیزیک تجربی این دانشگاه انجام شده و یافته‌های آن در ژورنال علمی Communications Chemistry منتشر شده است.
قطرات هلیوم؛ یخچال‌های نانومقیاس برای مهار اتم‌ها
در شرایط عادی، اتم‌های منیزیم به‌سرعت با یکدیگر پیوند برقرار می‌کنند و همین موضوع مشاهده مرحله آغازین تشکیل پیوند را دشوار می‌سازد. پژوهشگران برای غلبه بر این چالش از قطرات هلیوم فوق‌شار استفاده کردند. این قطرات فوق‌سرد در دمای نزدیک به صفر مطلق (۰٫۴ کلوین، معادل ۲۷۲٫۷۵- درجه سلسیوس) عمل کرده و اتم‌های منیزیم را به‌طور جداگانه در فاصله‌ای حدود یک میلیونیم میلی‌متر از هم نگه داشتند.
مایکل اشتادل‌هوفر، یکی از پژوهشگران اصلی پروژه که این آزمایش‌ها را در دوران دکترای خود انجام داده، توضیح می‌دهد: «این آرایش کنترل‌شده به ما اجازه داد تا با یک پالس لیزری، فرایند خوشه‌سازی را آغاز کنیم و آن را با دقتی در حد فمتوثانیه دنبال کنیم.»
رصد فرآیند شیمیایی با وضوح فمتوثانیه‌ای
در این پژوهش از طیف‌سنجی فوتوالکترون و فوتو‌یون برای رهگیری دقیق واکنش‌ها پس از پالس لیزری استفاده شد. پس از آغاز خوشه‌سازی با پالس نخست، پالس دوم برای یونیزه‌کردن اتم‌ها به‌کار رفت. با تحلیل یون‌ها و الکترون‌های حاصل، پژوهشگران توانستند ترتیب دقیق رویداد‌ها را بازسازی کنند.
کشف پدیده «انباشت انرژی» در خوشه‌سازی
یکی از کشفیات کلیدی این مطالعه، پدیده‌ای موسوم به انباشت انرژی (Energy Pooling) است. بر اساس نتایج این آزمایش‌ها، هنگامی که چند اتم منیزیم به هم پیوند می‌خورند، انرژی برانگیختگی حاصل از پالس لیزری بین آنها توزیع می‌شود و در نهایت، این انرژی به یک اتم خاص منتقل شده و آن را به سطح انرژی بسیار بالاتری می‌رساند. این نخستین باری است که چنین فرایندی با وضوح زمانی ثبت شده است.
از پژوهش بنیادی تا کاربرد‌های بالقوه
مارکوس کخ درباره کاربرد‌های این روش می‌گوید: «امیدواریم که این روش جداسازی اتمی درون قطرات هلیوم برای عناصر دیگر نیز قابل استفاده باشد و به ابزاری عمومی در پژوهش‌های بنیادی بدل شود. همچنین، نتایج مرتبط با پدیده انباشت انرژی می‌تواند در زمینه‌هایی همچون فتوپزشکی و بهره‌گیری از انرژی خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد.»
انتهای پیام/
گزارش برنا از کشف اتمی عجیب‌تر از داستان‌های علمی‌تخیلی:
گزارش برنا از انفجار مه‌بانگ تا فوران ابرنواخترها:
نظر شما
پیشنهاد سردبیر
پرونده ویژه
تبلیغات متنی