Thomas Reintjes, Avropa XFEL

Swati Mestri tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

3-fluoropiridin üzərində təcrübə. Müəllif: European XFEL/Enrique Sahagun

Tədqiqatçılar bir molekulun işığı udduqdan sonra enerjini necə yenidən payladığını və bu prosesdəki fərdi atomların rollarını fərqləndirdiyini aşkar ediblər. Onlar eyni molekuldakı fərqli atomların prosesin fərqli aspektlərini aşkar edə biləcəyini göstərmək üçün Avropa XFEL-dən rentgen şüalarından istifadə ediblər. Tədqiqat işığın həyəcanlanmasının atomun yaxınlıqdakı atomların hərəkətinə həssaslığını artıra biləcəyinə dair dəlillər təqdim edir. Atom miqyasında ultra sürətli kimyəvi reaksiyaları real vaxt rejimində izləmək üçün yeni metod tədqiqatçılara DNT-də fotostabilliyi, işıq toplayan materiallarda enerji axınını və işığın idarə etdiyi digər fundamental prosesləri anlamağa kömək edə bilər.

Komanda kiçik bir halqa formalı molekul olan 3-fluoropiridini araşdırdı. Molekul ultrabənövşəyi lazerdən gələn qısa bir impuls kimi işığı udduqda, elektron şəkildə həyəcanlanmış vəziyyətə keçir və sürətlə orijinal planar formasından çıxır. Daha sonra sözdə konik kəsişmədən keçir: elektronların və atom nüvələrinin hərəkətlərinin güclü şəkildə birləşdiyi qısamüddətli, lakin vacib bir kəsişmə nöqtəsi.

Bu nöqtədən sonra molekul əsas vəziyyətinə qayıdır. Həmin anda elektron enerjisi titrəmələrə çevrilir. Tədqiqatçılar bu çevrilmənin müxtəlif atom yerlərində fərqli barmaq izləri buraxdığını aşkar etdilər: flüor atomu titrəmə relaksasiyasının təmiz bir marker kimi çıxış edir, həyəcanlanmada daha birbaşa iştirak edən azot atomu isə elektron yenidən paylanması və struktur hərəkətinin bir-biri ilə əlaqəli reaksiyasını əks etdirir.

Tədqiqatın həmmüəllifi, Madrid Ali Elmi Tədqiqatlar İnstitutundan (ICMM-CSIC) Antonio Pikon deyir: “Artıq görürük ki, rentgen impulslarımızdan tutduğumuz siqnallarda hər atom sahəsi eyni hekayəni danışmır. Bəzi atomlar yükün hara getdiyini bildirir, digərləri isə bütün molekulun necə titrədiyini göstərir.”

Bu prosesi müşahidə etmək üçün komanda Avropa XFEL-in Kiçik Kvant Sistemləri cihazında (SQS) zamanla həll olunan rentgen fotoelektron spektroskopiyasından (tr-XPS) istifadə etdi. Ultrabənövşəyi lazer impulsu əvvəlcə molekulları həyəcanlandırdı və dəqiq gecikdirilmiş yumşaq rentgen impulsu daha sonra azot və ya flüor atomlarından dərin bağlı elektronları çıxararaq onları ionlaşdırdı. Bu yayılan elektronların enerjisini bir çox fərqli zaman gecikmələrində ölçməklə, elm adamları yerli kimyəvi mühitin cəmi bir neçə pikosaniyə (trilyonda bir saniyə) ərzində necə təkamül etdiyini yenidən qurdular. Məlumatları şərh etmək üçün komanda qabaqcıl simulyasiyalar və modellər hazırladı.

Bu iş, Avropa XFEL-in ultra qısa, yüksək parlaqlıqlı rentgen impulslarının maddədəki ən sürətli birləşmiş hərəkətləri ayırmaq qabiliyyətini nümayiş etdirir . Bu xüsusi molekuldan başqa, bu yanaşma ümumiyyətlə işığın struktur dəyişikliyini necə tetiklediyini təhlil etmək üçün tətbiq oluna bilər və funksional üzvi molekullardan biomolekulyar tikinti bloklarına və enerji materiallarına qədər getdikcə daha mürəkkəb sistemləri araşdırmaq potensialına malikdir.

Keçmiş cihaz alimi və hazırda SQS-də qonaq alim və tədqiqatın həmmüəllifi olan Daniel Rivas deyir: “Avropa XFEL-i məhz buna imkan vermək üçün yaradılmışdır: kimyəvi dəyişikliyin harada başladığını, müəyyən atom yerlərində və təbii zaman miqyasında izləmək. Çox yerli həssaslığı femtosaniyə qətnaməsi ilə birləşdirməklə, fotokimyanı idarə edən mikroskopik mexanizmlər haqqında yeni bir pəncərə açırıq.”

Nəşr detalları

Ana Martínez Gutiérrez və digərləri, Yerli Vibrasiyalara Kimyəvi Dəyişiklik Həssaslığının Fotoinduksiya Edərək Artırılması, Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c06538

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı 

Əsas anlayışlar

Xarici sahələrdə atom və molekulyar proseslərFotoelektron texnikalarıFotoemissiyaSpektroskopiyaRentgen üsulları

Avropa XFEL tərəfindən təmin edilir