Nareszcie! Naukowcy zaglądają do wnętrza molekuł :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Nowe dane na temat kluczowej molekuły uczestniczącej w rozwoju organizmów

Przedsiębiorcy i chemicy uzgadniają nową normę dla bioaktywnych molekuł

Pojawiające się właściwości cytoszkieletu - od molekuł do komórek, Sant Feliu de Guixols, Hiszpania

Zaproszenie do składania wniosków w ramach programu roboczego "Pomysły" 2011 Siódmego Programu Ramowego WE w zakresie badań, rozwoju technologicznego i demonstracji

Zaproszenie 9 TIK do składania wniosków w ramach programu prac Siódmego Wspólnotowego Programu Ramowego

Europejskim fizykom udało się zobaczyć ruch elektronów w molekułach. Wyniki ich prac to prawdziwy skarb dla świata nauki. Wiedza na temat sposobu poruszania się elektronów wewnątrz molekuł ułatwi obserwacje i pogłębi naszą znajomość reakcji chemicznych. Badania zaprezentowane w czasopiśmie Nature były wspierane w ramach trzech projektów, które otrzymały dofinansowanie ze środków unijnych na łączną kwotę 14,4 mln EUR.

Projekty XTRA (Ultrakrótkie impulsy XUV (skrajny nadfiolet) do zastosowań czasowo-rozdzielczych i nielinearnych) i MAXLAS (Nowa nauka i technologia rentgenowska - łączenie fizyki laserów i akceleratorów) otrzymały odpowiednio 3 mln EUR i 1,4 mln EUR ze schematu mobilności Marie Curie Szóstego Programu Ramowego (6PR). Projekt LASERLAB-EUROPE (Zintegrowana inicjatywa europejskich infrastruktur badań laserowych II) został dofinansowany na kwotę 10 mln EUR z budżetu "Infrastruktury badawcze" Siódmego Programu Ramowego (7PR).

Fizycy pracujący pod kierunkiem profesora Marca Vrakkinga, dyrektora Instytutu Optyki Nielinearnej i Spektroskopii Krótkich Impulsów im. Maxa Borna w Niemczech, wykorzystali attosekundowe impulsy laserowe do dokonania tego najnowszego wyczynu technicznego. W przeszłości naukowcy nie byli w stanie obserwować tego ruchu z uwagi na zawrotną szybkość elektronów.

Attosekunda równa się jednej trylionowej części sekundy. W czasie jednej attosekundy światło przebywa odległość mniejszą niż 1 milionowa milimetra. To zasadniczo odległość jaka oddziela jeden koniec małej molekuły od drugiego. Dzięki opracowaniu attosekundowych impulsów laserowych naukowcy zdołali zrobić "zdjęcia" ruchów elektronów wewnątrz molekuł.

W ramach tych badań fizycy przyglądali się molekule wodoru (H2) nazywanej przez ekspertów "najprostszą molekułą", która ma zaledwie dwa protony i dwa elektrony. Zespół wykorzystał attosekundowy laser, aby zobaczyć jak zachodzi jonizacja w molekule wodoru. W czasie jonizacji jeden elektron jest usuwany z molekuły, podczas gdy stan energetyczny drugiego elektronu zmienia się.

"W ramach naszego eksperymentu byliśmy w stanie po raz pierwszy wykazać, że dzięki laserowi attosekundowemu faktycznie jesteśmy w stanie obserwować ruch elektronów w molekułach" - wyjaśnia profesor Vrakking. "Najpierw napromieniowaliśmy molekułę wodoru za pomocą attosekundowego impulsu laserowego. Doprowadziło to do usunięcia jednego elektronu z molekuły, która została zjonizowana. Ponadto podzieliliśmy molekułę na dwie części za pomocą laserowej wiązki podczerwieni, dokładnie tak jak byśmy to zrobili malutkimi nożyczkami" - dodaje. "Umożliwiło nam to zbadanie, w jaki sposób ładunek rozkłada się na dwie części, a w związku z tym, że brakuje jednego elektronu to jedna część powinna być naładowana neutralnie, a druga dodatnio. Wiedzieliśmy, gdzie pozostały elektron można znaleźć - mianowicie w części neutralnej."

Przez ostatnie mniej więcej 30 lat naukowcy wykorzystywali lasery femtosekundowe, aby przyglądać się molekułom i atomom. Femtosekunda równa się jednej biliardowej części sekundy, co oznacza, że jest o 1.000 razy dłuższa od attosekundy. Łatwo jest śledzić ruchy molekuł i atomów za pomocą laserów femtosekundowych.

Naukowcy pomogli dalej rozwinąć tę technologię opracowując lasery attosekundowe, które korzystają z wyników rozmaitych badań z dziedziny nauk przyrodniczych, w tym z omawianych tutaj.

Odnosząc się do obliczeń i złożoności problemu, współautor dr Matthias Kling z Max-Planck Institut für Quantenoptik w Niemczech, stwierdził: "Odkryliśmy, że również podwójnie wzbudzone stany, tj. ze wzbudzeniem obydwu elektronów wodoru molekularnego, mogą przyczyniać się do obserwowanej dynamiki."

Profesor Vrakking podsumowuje: "Nie rozwiązaliśmy problemu - zgodnie z naszymi pierwotnymi oczekiwaniami. Przeciwnie, ledwie uchyliliśmy drzwi. Niemniej to właśnie czyni cały projekt znacznie ważniejszym i bardziej interesującym."

Istotny wkład w badania wnieśli naukowcy z Francji, Hiszpanii, Holandii, Kolumbii, Niemiec, Szwecji, Wlk. Brytanii i Włoch.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Fundacja im. J. M. Fulbrighta to program amerykański założony z inspiracji senatora USA Jamesa Williama Fulbrighta w 1946 roku. W jego ramach wybitni naukowcy mogą wyjeżdżać na staże na amerykańskie uczelnie, a amerykańscy naukowcy na staże zagraniczne. pełny tekst

The Martians (ang. Marsjanie) tak nazywani byli węgierscy naukowcy pracujący w Los Alamos (USA) nad amerykańskim projektem Manhattan - budową pierwszej bomby atomowej. Grupa ta była interdyscyplinarna, jej członkowie posiadali dyplomy z chemii, biologii, matematyki albo fizyki. W jej skład wchodzili m.in. następujący naukowcy: pełny tekst

Centrum Badań Wschodnich - rozpoczęło swoją działalność 24 stycznia 2008 roku w Olsztynie. Nowa placówka naukowa ma się zajmować m.in. doradzaniem samorządowi województwa w kontaktach polsko-rosyjsko-litewskich. Centrum funkcjonuje przy istniejącym od lat w Olsztynie Ośrodku Badań Naukowych. W skład Rady Programowej Centrum weszli naukowcy z Olsztyna, Warszawy, Wrocławia, Krakowa, a także Wilna. Posiedzenia ścisłego zespołu CBW, w skład którego wchodzą naukowcy i pracownicy samorządu województwa warmińsko-mazurskiego mają się odbywać co tydzień, natomiast Rada Programowa, w zależności od potrzeb, ma się spotykać raz-dwa razy w roku. pełny tekst

Pugwash, pełna nazwa: Konferencja Pugwash w Sprawie Nauki i Problemów Światowych, ruch uczonych na rzecz rozbrojenia i pokoju. Nazwa pochodzi od miejsca pierwszego posiedzenia, kanadyjskiej miejscowości Pugwash, gdzie amerykańscy i rosyjscy naukowcy utworzyli tę organizację. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".