Breaking News

Breaking

Post Top Ad

Your Ad Spot

Saturday, March 12, 2022

استخدام الأيونات لإيجاد الجزيئات

استخدام الأيونات لإيجاد الجزيئات

رسم التصادم المدروس بين أيون Yb و Li2 جزيء Feshbach ، ينتج عنه LiYb + أيون جزيئي. تُظهر الخلفية منظرًا لتجربة الذرة الأيونية الهجينة في جامعة أمستردام. الائتمان: جامعة أمستردام

عندما نفكر في الأيونات ، عادة ما نفكر في ذرات مفردة فقدت أو اكتسبت بعض الإلكترونات ، لكن الجزيئات بأكملها يمكن أن تصبح أيونات أيضًا. في منشور جديد تم تسليط الضوء عليه كاقتراح محرر في خطابات المراجعة المادية هذا الأسبوع ، أوضح علماء الفيزياء من جامعة أمستردام ، وجامعة QuSoft وجامعة ستوني بروك ، أنه يمكن إنشاء أيونات جزيئية باردة باستخدام طريقة جديدة ، وأنها أداة مفيدة للغاية للكشف عن كميات صغيرة من الجزيئات العادية الأخرى.

الأيونات المحاصرة

الأيون هو ذرة أو جزيء به فائض أو نقص في الإلكترونات. نظرًا لكونها جسيمات مشحونة ، يمكن أن “تحاصر” الأيونات بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية: من السهل إبقائها في وضع ثابت. تشكل الأيونات المحاصرة منصة واعدة للحساب الكمي. والسبب في ذلك هو أنه يمكن تخزينها لفترة طويلة ، وأن أشعة الليزر الحديثة تسمح للفيزيائيين بالتحكم في أيونات مفردة بدقة شديدة. تعمل هذه الخصائص أيضًا على تحويل الأيونات المحاصرة إلى مرشحات أولية للدراسة ، خاصةً عند غمرهم في حمام من الذرات أو الجزيئات العادية.

في العديد من التجارب الفيزيائية ، من المفيد دراسة الجسيمات شديدة البرودة – وذلك ببساطة لأن الجسيمات الباردة تتحرك بشكل أبطأ وتهتز بدرجة أقل ، وبالتالي تقل “الضوضاء” في التجربة. حتى الآن ، اقتصرت دراسات جزيء الأيونات على الجزيئات الباردة مع درجات حرارة حوالي 1 كلفن (أي درجة واحدة فوق درجة حرارة الصفر المطلق) ، لكن تجربة ذرة الأيونات الهجينة في جامعة أمستردام تستخدم الآن جزيئات بدرجات حرارة قليلة فقط جزء من المليون من كلفن ، يدرس أبرد تصادمات الجزيئات الأيونية في العالم.

قام الفيزيائيون بقيادة Rene Gerritsma من معهد UvA للفيزياء و QuSoft بالتعاون مع Arghavan Safavi-Naini (UvA / QuSoft) و Jesus Pérez-Ríos (جامعة ستوني بروك) بقياس الأيونات الجزيئية التي تم إنشاؤها في تفاعل كيميائي حيث جزيئات الليثيوم ( لي2) وأيونات الإيتربيوم الذرية (Yb+) تتحول إلى ذرات الليثيوم (Li) وأيونات الليثيوم الإيتربيوم الجزيئية (LiYb+). كانوا قادرين على استخدام هذا التفاعل الكيميائي لاستشعار كميات صغيرة جدًا من الجزيئات. نُشرت نتائجهم في مجلة Physical Review Letters هذا الأسبوع.

غازات شديدة البرودة

إلى جانب استخداماتها العديدة الأخرى ، مثل استخدامها في ساعات بالغة الدقة والمحاكاة الكمومية لأنظمة متعددة الأجسام ، يمكن أيضًا استخدام الغازات شديدة البرودة لإنشاء جزيئات باردة. باستخدام تقنية تسمى الارتباط المغنطيسي ، يمكن إنشاء ما يسمى ثنائيات Feshbach من غاز فائق البرودة – جزيئات باردة مثل الغاز الذي أتت منه أجزائها. بدمج هذه الجزيئات مع أيون واحد محاصر ، لاحظ الفيزيائيون في IoP Henrik Hirzler و Rianne Lous و Eleanor Trimby لأول مرة تفاعلات كيميائية لجزيء الأيونات مع جزيئات شديدة البرودة.

لاحظ الباحثون أن الاصطدامات بين أيون واحد وثنائي Feshbach أدى إلى تكوين الأيون الجزيئي المذكور أعلاه ، حيث تلتصق إحدى ذرات الجزيئات بالأيون. بالنظر إلى تألق الأيون ، يمكن ملاحظة تكوين الأيون الجزيئي من خلال رؤية التألق يتحول إلى الظلام ، نتيجة لحقيقة أن للأيون الجزيئي مستويات طاقة تختلف عن تلك الموجودة في الأيون الذري. تم تأكيد وجود الأيون الجزيئي أيضًا من خلال قياس التردد الذي يتردد به في مصيدة الأيونات ، وهو تردد يختلف بالنسبة للجسيمات الجزيئية الثقيلة. كشفت قياسات إضافية ذلك في الواقع كل أدى تصادم جزيء الأيونات إلى تكوين أيون جزيئي.

رد فعل مفيد

ثم وجدت المجموعة أن أساليبهم حساسة للغاية: يمكنهم استخدام رد الفعل Li2 + يب+ → LiYb+ + Li لاكتشاف حوالي 50 جزيء فقط في سحابة من 20000 ذرة. لمثل هذه الكميات الضئيلة من الجزيئات ، عادةً ما تفشل تقنيات التصوير العادية. لذلك ، يمكن استخدام الأيون كجهاز استشعار أفضل بكثير لـ . هذه النتيجة هي الخطوة الأولى نحو القدرة على فحص الحالات الكمية للمادة باستخدام أيون واحد فقط ككاشف.

يشير التفاعل الكيميائي البارد الملحوظ أيضًا إلى طريقة جديدة للحصول على جزيئات باردة ويمكن التحكم فيها . هذه مثيرة للاهتمام بشكل خاص في التحليل الطيفي الدقيق وللفهم الأفضل للتصادمات شديدة البرودة والكيمياء.


يوجه الفيزيائيون التفاعلات الكيميائية عن طريق المجالات المغناطيسية والتداخل الكمي


معلومات اكثر:
H. Hirzler et al ، مراقبة التفاعلات الكيميائية بين أيون محاصر و Ultracold Feshbach Dimers ، خطابات المراجعة المادية (2022). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.128.103401

الاقتباس: استخدام الأيونات للعثور على الجزيئات (2022 ، 11 مارس) تم استرداده في 12 مارس 2022 من https://phys.org/news/2022-03-ions-molecules.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. بصرف النظر عن أي تعامل عادل لغرض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى لأغراض إعلامية فقط.

No comments:

Post a Comment

Powered by Blogger.

Search This Blog

Post Top Ad