• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Kuidas tabada molekule ergastatud olekutes?

27.04.2015 by Kaido Reivelt Leave a Comment

Aatomid ja molekulid astuvad keemilistesse reaktsioonidesse ergastatud seisunditest, millel on väga lühike eluiga ning mida ei ole seni olnud võimalik katseliselt uurida. Nüüd on Masakazu Yamazaki (Tohoku Ülikool, Jaapan) töörühm saanud selliste, vaid pikosekundeid kestvate seisundite kohta infot, mõõtes neilt hajunud elektronide energiaid. Tulevikus loodavad uurijad saada 3D kujutisi ergastatud olekutes molekulide elektronpilvedest ning uurida elektronide dünaamikat keemilistes reaktsioonides.

e23_1

Atsetooni molekuli teoreetiliselt arvutatud stabiilne põhiseisund (vasakul) ja S2 Rydbergi seisund. Pilt: M. Takahashi/Tohoku Univ.

Elektronide orbitaalide mõistega me oleme tuttavad koolifüüsikast – elektrone ei saa ette kujutada ümber aatomite või molekulide tuumade tiirlevate pallidena, rääkida saab tõenäosusjaotustest, st piirkondadest, kust on suurem tõenäosus elektrone leida, kui me neid tõepoolest otsima, st mõõtma hakkaksime icon_eopik. Elektronide orbitaalide eksperimentaalseks uurimiseks on olemas meetod, mida nimetatakse elektronide impulsside spektroskoopiaks (electron momentum spectroscopy ehk EMS). Selles meetodis juhitakse uuritavale gaasile elektronide juga/kiir ning mõõdetakse ära kõigi hajunud elektronide impulsid ja energiad, samuti kõigi uuritava gaasi aatomitest välja löödud elektronide impulsid ja energiad. Neid mõõtmisi kavalal viisil kombineerides on võimalik saada infot uuritava gaasi elektronide orbitaalide kohta.

Keemiliste reaktsioonide uurimisel on tähtsad just ergastatud seisundid. Selliste seisundite eluiga on väga lühike, vaid mõned pikosekundid. Samas traditsiooniline elektronide spektroskoopia ajalist lahutust ei võimalda. 2013.a. lisas Masahiko Takahashi kolleegidega elektronide kimbule lühikesed valgusimpulsid ning said sel kombel aeglahutusega elektronide spektroskoopia. Aga ergastatud seisundeid ei olnud selle uudse meetodiga seni uuritud.

Kõnealuses katses suunasid uurijad femtosekundlaseri impulsi deuteeritud atsetooni kimbule. Kõigepealt ergastas laseri impulss atsetooni elektronid nn S2 Rydbergi seisundisse, kus elektronide orbitaalid on suuremad, kui põhiseisundis. Vahetult pärast ergastamist suunasid nad uuritavatele aatomitele elektronide kimbu ning mõõtsid ära hajunud ja atsetooni molekulidest välja löödud elektronide energiad. Sel kombel said nad korraga andmeid nii ergastatud kui ka ergastamata atsetooni molekulidest. Katses selgus, et ergastatud ja ergastamata orbitaalidelt välja löödud elektronide energiad olid tõepoolest erinevad.

timresolved

Katse skeem. Masakazu Yamazaki et. al. Phys.Rev.Lett

Järgmisena jätsid uurijad valgusimpulsi ja elektronide kimbu vahele 100ps ajaintervalli. Kuna ergastatud atsetooni molekul laguneb kolmeks tükiks juba 20ps järel, siis peaks sel juhul mõõdetav spekter olema laguproduktide spekter ning katses selline tulemus ka saadi. Sellest saab omakorda järeldada, et esimeses katses mõõdeti tõepoolest ergastatud seisundeid.

See oli ka kõik, mis selle konkreetse katse käigus suudeti ära mõõta. Nii et ergastatud molekulide 3D kujutiste või elektronide dünaamika mõõtmiseni on veel väga pikk tee minna. Siiski võib tegemist olla läbimurdelise eksperimendiga – mõõteseadme tööprintsiibi rakendatavus ergastatud olekute uurimiseks sai kinnituse ning ehkki esimeste mõõtmiste täpsus ei olnud kuigi suur näevad uurijad küllaga võimalusi selle parandamiseks.

Allikad:

http://physics.aps.org/articles/v8/23

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.103005

Ei ole rohkem selle temaatika postitusi.

Filed Under: Teadusuudised

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in