Yeni atılım! Moleküler sistemleri ayırmak için iki boyutlu spektroskopinin ilk uygulaması
Freiburg Üniversitesi Fizik Enstitüsü'nden Profesör Frank Stienkemeier ve Dr. Lukas Bruder liderliğindeki araştırma ekibi, etkileşim sürecini moleküler düzeyde daha doğru bir şekilde izlemek için ilk kez moleküler sistemleri ayırmak için iki boyutlu spektroskopi uyguladı. Araştırma ekibi bulgularını Nature Communications bilimsel dergisinde yayınladı. Atomik ve moleküler düzeydeki süreçler genellikle çok kısa zaman ölçeklerinde, saniyenin milyarda birinden daha hızlı gerçekleşir ve birçok faktörün etkileşimine dayanır. Şimdiye kadar bu, fotoelektrik dönüşüm veya fotosentez enerjisi gibi hassas mikroskobik mekanizmaları deşifre etmeyi zorlaştırdı.
-Bilimin Popülerleştirilmesi: Tutarlı iki boyutlu spektroskopi, ultra kısa lazer darbelerinin bir malzeme üzerine yayılmasını içerir.Bu yöntem, araştırmacıların bu işlemlerin dinamiklerini izlemelerine olanak tanır. İki boyutlu spektroskopi, diğer yöntemlerden çok daha fazla bilgi sağlar ve femtosaniye aralığında yüksek zaman çözünürlüğü, yani saniyenin milyarda biri milyonda biridir. Bununla birlikte, teknik nedenlerden dolayı, bu yöntem daha önce dökme sıvı veya katı malzemelerin çalışılmasıyla sınırlıydı. Önceki deneylerde, numuneler çok karmaşıktı, bu da bireysel kuantum mekanik etkileri ayırmayı ve bunları doğru bir şekilde incelemeyi son derece zorlaştırıyordu.
Deneyin hazırlığı sırasında, bilim adamları ultra yüksek vakumda sürtünmesiz süperakışkan helyum damlacıkları ürettiler. Bu damlacıklar sadece birkaç nanometre boyutundadırlar.Bir çeşit matris olarak, araştırmacılar gerçek moleküler yapıyı sentezlemek için modülerlik ilkesini kullandılar - diğer bir deyişle moleküler bileşenler birbiri ardına birleştirildi. Ardından bu yapıları incelemek için iki boyutlu spektroskopi kullanın. Deneyde, iki boyutlu spektroskopinin ölçüm hassasiyetini büyük ölçüde iyileştirmek için çeşitli spesifik teknikler birleştirilir.Böyle yaparak, izole edilmiş molekülleri incelemek mümkündür.
İki boyutlu spektrum, rubidyum moleküllerinin farklı renk spektrumları altında ışığın neden olduğu reaksiyonları tanımlar. Resim: Lukas Bruder
Bir ön çalışmada, Freiburg Üniversitesi'ndeki bilim adamları, alışılmadık bir kuantum durumunda aşırı derecede soğuk rubidyum molekülleri ürettiler.Moleküllerdeki atomların yalnızca zayıf bağları var ve etkilerini helyumun etkisi altında analiz ettiler. Işığın neden olduğu tepki. Araştırmacı Stienkemeier şunları söyledi: Yöntemimiz, özellikle optoelektronik alanında, temel süreçleri daha iyi anlamaya yardımcı olacak bir dizi uygulama alanı açıyor. İki boyutlu elektronik spektroskopi (2DES), kuantum sistemlerinin kuplajına, tutarlılık özelliklerine ve gerçek zamanlı dinamiklerine benzersiz duyarlılığı ile en güçlü spektroskopi teknolojilerinden biridir. Çeşitli yoğunlaştırılmış faz örneklerine başarıyla uygulanmasına rağmen, gaz fazından izole edilmiş sistemler üzerinde yüksek hassasiyetli deneyler, yetersiz duyarlılık nedeniyle gerçekleştirilememiştir.
Bununla birlikte, bu deneyler, temel mekanizmayı doğru bir şekilde anlamak ve yanlış anlamaları önlemek için gereklidir. Bu problem, moleküler ışın deneyinde helyum nano damlacıkların ayrılmasıyla hazırlanan gaz fazı ayırma nanosistemine 2DES genişletilerek çözüldü. Bu yöntem, özelleştirilmiş model sistemlerini tek ve çok gövdeli kuantum durum seçimi ile sentezlemede yüksek esnekliğe sahiptir. Zayıf bir şekilde bağlanan Rb2 ve Rb3 moleküllerinin model çalışmasında, bu yöntemin özelleştirilmiş kuantum sistemlerindeki etkileşimleri ve dinamikleri aydınlatmak için benzersiz yeteneğini gösterdik ve böylece ultra muhafazakar kuantum bilimi deneyleriyle boşluğu kapattık.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Albert Ludwig Freiburg Üniversitesi
Referans Süreli Edebiyat: "Doğa İletişimi"
DOI: 10.1038 / s41467-018-07292-w
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
