Kristina Anders, Kiel Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

CuPc/TiSe₂ interfeysində zamanla həll edilmiş orbital tomoqrafiya və zolaq strukturunun təkamülü. Mənbə: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69801-6

DESY və Kiel və Hamburq Universitetlərinin alimlərinin rəhbərlik etdiyi Almaniya, Yaponiya və Hindistandan olan tədqiqatçılar, DESY-nin sərbəst elektron lazer FLASH-dan ultrasürətli işıq impulsları və yüksək harmonik generasiya mənbəyindən istifadə edərək düz səthdəki molekulları işığa məruz qoyaraq onları fırlatmağın yolunu tapdılar. Lakin, bu molekulları rəqs etdirmək son məqsəd deyil: bu nəticə elektronika, məlumatların saxlanması və enerji çevrilməsi üçün yeni nəsil kvant və enerji materiallarına təsir göstərə bilər.

Maddi səthdə yerləşən molekullar adətən məhz bunu edir – dəyişmədən səthdə qalırlar. Lakin, enerjini onlara göndərsəniz – məsələn, işıq şəklində – onlar dinamik hala gələ və hərəkət edə bilərlər. Əgər bu hərəkət idarə oluna bilsəydi, sağlamlıqdan tutmuş məlumatların saxlanmasına qədər müxtəlif tətbiqlər üçün araşdırılan hər cür nanomateriallara böyük təsir göstərə bilər.

DESY alimi, hazırda Nature Communications jurnalında dərc olunan bir araşdırmanın rəhbəri Markus Şolz , bunun xüsusilə üzvi molekulların atom baxımından nazik, ikiölçülü kvant materialları üzərində yerləşdiyi hibrid sistemlərdə maraqlı olduğunu qeyd edir. Bu hibrid sistemlərə nümunə olaraq molekulyar elektronika və ya enerji ilə idarə olunan funksional səthləri göstərmək olar.

Ultra sürətli molekulyar hərəkətin izlənməsi

Bu sistemlər işıqla həyəcanlandıqda baş verən şey, işıq molekulların elektrik yükünün bir hissəsini kvant materialına itirməsinə səbəb olur və bu da öz növbəsində molekulların hərəkət etməsinə səbəb ola bilər. Komanda bu prosesləri real vaxt rejimində izləmək üçün FLASH sərbəst elektron lazerində zamanla həll olunan impuls mikroskopiyası adlanan bir texnikadan istifadə etdi . Onlar eyni anda bir neçə aspekti müşahidə etdilər: yük ötürülməsi, atomların mövqeləri və molekulların femtosaniyə zaman şkalasında etdiyi dönüşlər. “Bu birləşdirilmiş görünüş bizə elektron həyəcanı molekulyar hərəkətlə birbaşa əlaqələndirməyə imkan verdi”, – deyə Şolz izah edir.

Bu ultra sürətli proseslərin baş verdiyini izləmək üçün komanda ” multipleksləşdirilmiş elektron film ” adlandırdıqları bir yanaşmadan istifadə etdi. DESY-nin sərbəst elektron lazer FLASH-ında və lazer əsaslı yüksək harmonik generasiya mənbəyində nümunəyə ultra qısa ultrabənövşəyi və yumşaq rentgen işığı göndərdilər və enerjisi və hərəkət istiqaməti daha sonra impuls mikroskopu adlanan xüsusi kamera tərəfindən çəkilən elektronları sıradan çıxardılar .

Tədqiqatçılar, molekulyar orbitalları izləmək, substratın elektron zolaq quruluşunu xəritələşdirmək, fərdi atom yerlərində kimyəvi dəyişiklikləri ölçmək və atomların mövqelərini difraksiya nümunələri vasitəsilə müəyyən etmək kimi dörd fərqli üsulu birləşdirərək, bir neçə yüz femtosaniyəlik zaman miqyasında eyni vaxtda yük axınını, enerji səviyyələrinin dəyişməsini və molekulların fiziki fırlanmasını çərçivə-kadr görə bildilər.

Kollektiv rotasiya və xirallıq

Onların məqsədi işığın bir səthdəki bütün molekulların birlikdə hərəkət etməsi üçün necə istifadə edilə biləcəyini öyrənmək idi. Xüsusilə, onlar işığın yaratdığı səth və molekullar arasında elektrik yükünün ötürülməsinin enerji xüsusiyyətlərini necə dəyişdirə biləcəyini və bir çox molekulun birlikdə və üstünlük verilən istiqamətdə fırlanmasına səbəb ola biləcəyini araşdırdılar.

Məlum olur ki, səth-molekul quruluşuna işıq şüası atmaq kvant materialından molekullara sürətli yük ötürülməsini tetikler və bu da interfeysdəki elektrostatik potensialı çox qısa bir müddət ərzində dəyişdirir. Bu dəyişiklik molekulyar təbəqənin böyük bir hissəsinin bir neçə yüz femtosaniyə ərzində sinxron şəkildə fırlanmasına səbəb olur.

DESY-nin aparıcı alimi və Kiel Universitetinin professoru Kai Rossnagel izah edir: “Bir neçə ultrasürətli fotoemissiya texnikasını birləşdirməklə elektron dinamikanı molekulyar və atom hərəkəti ilə birbaşa əlaqələndirə bilərik. Diqqətəlayiq haldır ki, fərdi molekullar daxili olaraq axiral olsalar və əvvəlcə çoxsaylı güzgü-simmetrik struktur domenlərində təşkil olunsalar da, kollektiv fırlanma müvəqqəti olaraq homoxiral molekulyar düzülüş əmələ gətirir”, Şolz əlavə edir.

Gələcək tətbiqlər və növbəti addımlar

Uzunmüddətli perspektivdə bu nəticələr molekulyar açarlar, kiral materiallar və enerji ilə idarə olunan funksional səthlər kimi sahələr – mövcud nanotexnologiyanın sütunları kimi sahələr üçün aktual olacaq. Molekulyar açarlar, bu tədqiqatdakı işıq kimi xarici stimul tərəfindən iki və ya daha çox sabit vəziyyət arasında geri çevrilə bilən molekullardır.

Bu açarlar həmçinin tək molekul səviyyəsində işləyən elektron komponentlər üçün həll yolu ola bilər ki, bu da onları kiçik, sürətli və enerjiyə qənaət edən prosessorlara və yaddaş cihazlarına çevirər. Amin turşuları, şəkərlər və ya DNT kimi bir çox bioloji maddələr üçün olduğu kimi, “əl” xüsusiyyətinə malik olan kiral materiallar da dərman istehsalında əsas rol oynayır və onların kirallığının dəqiq idarə olunması bir çox prosesi daha dəqiq və effektiv edə bilər.

Lakin, bu tətbiqlərin həyata keçirilməsindən əvvəl, gələcək tədqiqatlar bu fundamental anlayışların funksional materiallara və cihazlara çevrilməsindən əvvəl bu cür işığın yaratdığı molekulyar hərəkəti necə selektiv şəkildə idarə etməyi, sabitləşdirməyi və ya dəyişdirməyi nümayiş etdirməlidir.

Nəşr detalları

Kiana Baumgärtner və digərləri, 2D material interfeysində molekulların femtosaniyəli koordinasiyalı fırlanması, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-69801-6

Jurnal məlumatları: Nature Communications 

Əsas anlayışlar

Xarici sahələrdə atom və molekulyar proseslərElektron quruluşOptika və lazerlərOptik texnikalarFotoelektron texnikalarıRentgen üsulları

Kiel Universiteti tərəfindən təmin edilir