צפייה באלקטרונים נעים בזמן אמת

צוות מדענים בינלאומי בראשות קבוצות מחקר ממכון מקס פלנק בגרמניה, וממשרד האנרגיה האמריקאי ומאוניברסיטת קליפורניה, השתמש בהבזקי קרינת לייזר קצרים במיוחד לשם צפייה ישירה בתנועתם של האלקטרונים החיצוניים שבאטום, לראשונה אי-פעם

ברקע מבנה אטום קריפטון במצב הקלאסי שבו 36 אלקטרונים מסודרים במעין קליפות. החוקרים מדדו את התנודות במצב הקוונטי (מלפנים, בורוד) בחלק החיצוני של אטום קריפטון מיונן תנודות הגורמות לתנועת האטום. צילום: מכון מקס פלנק
ברקע מבנה אטום קריפטון במצב הקלאסי שבו 36 אלקטרונים מסודרים במעין קליפות. החוקרים מדדו את התנודות במצב הקוונטי (מלפנים, בורוד) בחלק החיצוני של אטום קריפטון מיונן תנודות הגורמות לתנועת האטום. צילום: מכון מקס פלנק

צוות מדענים בינלאומי בראשות קבוצות מחקר ממכון מקס פלנק בגרמניה, וממשרד האנרגיה האמריקאי ומאוניברסיטת קליפורניה, השתמש בהבזקי קרינת לייזר קצרים במיוחד לשם צפייה ישירה בתנועתם של האלקטרונים החיצוניים שבאטום, לראשונה אי-פעם.

באמצעות תהליך המכונה "ספקטרוסקופיית בליעה באטו-שנייה" (attosecond = 10^-18 שנייה), החוקרים הצליחו למדוד בדיוק רב את מרווחי הזמן שבין תנודות המצבים הקוונטיים של אלקטרוני הערכיות שנוצרו בו-זמנית. תנודות אלו הן האחראיות לתנועתו של האלקטרון.

"באמצעות מערכת פשוטה של אטומי קריפטון הדגמנו, לראשונה אי-פעם, שניתן למדוד את דינאמיקת הבליעה הארעית ע"י פעימות אטו-שנייה," אמר Stephen Leone, פרופסור לכימיה ופיסיקה מאוניברסיטת ברקלי בקליפורניה. "בזכות ניסוי זה הצלחנו לחשוף פרטים לגביי סוג תנועת אלקטרונים המכונה "רִכּוּב קוֹהֵרֶנְטִי" (coherent superposition) המסוגל לשלוט במאפייניהם של מערכות רבות."

המדען מצטט מחקר עדכני שנעשה בקבוצתו של החוקר Graham Fleming, גם הוא מאוניברסיטת ברקלי, על התפקיד המכריע והחשוב של מערכות קוהרנטיות, לדוגמא בפוטוסינתזה, בציינו כי: "השיטה לבדיקת דינאמיקות קוהרנטיות שפותחה ע"י הצוות שלנו מעולם לא הייתה זמינה לחוקרים. היא אכן כללית וניתנת ליישום בבעיות של דינאמיקות אלקטרוניות של אטו-שניות בתחומי הפיסיקה והכימיה של נוזלים, מוצקים, מערכות ביולוגיות ועוד."

הדגמת השיטה מתחילה ביינון אטומי קריפטון להרחקת אחד או יותר מהאלקטרונים החיצוניים באמצעות פעימות קרינת לייזר בתחום תת-אדום הקרוב, הנמדדות לרוב בסקאלת זמנים של פמטו-שניות ( femtosecond = 10-15 שנייה). ואז, ע"י שימוש בפעימות הרבה יותר קצרות של קרינת אור על-סגול קיצוני בסקאלת זמנים של 100 אטו-שניות, הם הצליחו למדוד במדויק את ההשפעות של אלקטרוני הערכיות. ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי היוקרתי Nature.

אלקטרוני ערכיות (אלקטרונים בקליפה החיצונית של האטום המשתתפים ביצירת קשר כימי) אחראיים ליכולתם של האטומים להיקשר זה לזה לשם קבלת פרודות או מבני גבישים, ולעיתוי שבירתם ויצירתם מחדש של הקשרים במהלך תגובות כימיות. שינויים במבנים מולקולאריים מתרחשים בסקאלת זמנים של פמטו-שניות רבות ונצפו לעיתים קרובות באמצעות ספקטרוסקופיית פמטו-שנייה, שחוקרים אלו היו מחלוציה.

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

4 תגובות

  1. עמי – פי 10 זה הרבה בדיוק כמו שאמרת, זה בסדר גודל אחד יותר גדול כמו שנהוג לומר.
    החשבון שלך בסדר פשוט ההבנה שלך לגבי המשמעות של סדר גודל היא הלוקה בחסר.

  2. לפי החישוב: 2x=c*T כאשר x הוא המרחק ממכשיר המדידה, c מהירות האור, T זמן המחזור של פעימות הלייזר, יוצא בערך מרחק של 1.5 אנגסטרום ממכשיר המדידה לאלקטרונים כלומר פי 1.5 מגודל אטום!

  3. האם אין ההבדל בין פמטו שניה למאה אטו שניה הוא לא בסך הכל פי עשר? ז"א סדר גודל אחד? זה אומר שפעימות ה UV הן לא "הרבה יותר מהירות". הן קצת יותר מהירות. אחד לעשר.
    או שאולי לא כל כך הבנתי את החשבון הפשוט.

    בברכת חברים,
    עמי בכר

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן