Új megközelítés

A tudósoknak egy nagy sebességű elektronkamera segítségével a történelemben először sikerült megragadni az elektronok és a magok mozgását egy molekulában, miközben azt a fény gerjesztette. Megmutatták, hogy az ultragyors elektrondiffrakcióval követhetőek az elektromos és atommagi változások, miközben a két komponens természetesen szétválik.

A kísérletben a tudósok képesek voltak megfigyelni az atomok pontos helyzetét és az elektromos információkat egyidejűleg.

A technológia várhatóan pontos képet nyújt majd a molekulák viselkedéséről, miközben mérhetővé válnak az elektromos viselkedés azon aspektusai, amelyek a kvantumkémiai szimulációk középpontjában állnak. Ez új alapot nyújthat a jövőbeli elméleti és számítási módszerekhez.

Gerjesztés

A kísérlet során a tudósok lézerfénnyel gerjesztették a piridinmolekulák alkotta gázt. Ezek után nagy energiájú elektronok rövid impulzusával bombázták a gerjesztett molekulákat, pillanatképeket készítve a gyorsan átrendeződő elektronokról és atommagokról, amelyeket később összefűztek egy stop-trükk animációba, a minta fény által kiváltott alapvető változásainak videójában. 

A gerjesztés rugalmas szóródási jeleket generált, amikor az elektronok kitértek a piridin molekulából anélkül, hogy energiát nyeltek volna el, és információt kódolt a molekulák atommagjainak viselkedéséről. A rugalmatlan szóródási jelek pedig - melyek akkor keletkeznek, amikor az elektronok energiát cserélnek a molekulával - az elektromos változásokról tartalmaztak információt.

A szóródás e két fajtájából származó elektronok különböző pontokban jelentkeztek, lehetővé téve az elemzők számára, hogy a két jelet szépen elkülönítsék, és valós képet kapjanak arról, ahogy a részecske elektronjai és atommagjai egyidejűleg működnek.

Pontos szimuláció

Xiaolei Zhu a kísérlet egyik résztvevője, a Stanford posztdoktori ösztöndíjasa, elmondta:  „Mindkét megfigyelés szinte pontosan megegyezik a szimulációval, melynek célja az összes lehetséges reakciócsatorna figyelembevétele. Ez világos képet ad nekünk az elektromos és a magi változások kölcsönhatásáról.” 

„Ez a módszer kiegészíti azokat a szerkezeti információkat, melyeket röntgendiffrakciós és egyéb technikákkal, például SLAC féle Linac koherens fényforrás (LCL) röntgenlézer révén gyűjtöttünk össze, ami a kémiai dinamika pontos részleteit is képes mérni a legrövidebb időkeretekben, amint arról nemrégiben beszámoltak egy másik fény okozta kémiai reakció esetében” - tette hozzá Zhu.

Thomas Wolf társszerző és a SLAC tudósa hozzátette:  „Látjuk, hogy a MeV-UED egyre inkább olyan eszköz, amely kiegészíti a többi technikát. Az a tény, hogy az elektromos és az atommagi struktúrákat ugyanabba az adatkészletbe vonhatjuk, együtt mérve, de külön-külön is megfigyelve, új lehetőségeket kínál majd arra, hogy egyesítsük a megtanultakat más kísérletekből származó ismeretekkel.”

(Forrás: Sciencemag Képek: Pexels)

https://raketa.hu/a-tortenelemben-eloszor-rogzitettek-elektronok-es-atommagok-mozgasat-egyszerre-egy-molekulaban