Атоми и молекули су саставни делови готово све материје која нас окружује.
Нај интуитивније, људи уче по томеистраживање додиром, попут гурања, повлачења или тапкања. Природно, навикли смо на макроскопске предмете које можемо директно додиривати, стискати или гурати снагом. Слично томе, атоми и молекули међусобно делују преко сила, али ове силе су на много начина екстремне. Прво, силе између атома и молекула настају на врло малим растојањима. У ствари, ови предмети су толико мали да је за њихово мерење уведена посебна скала дужине: 1 Ангстром (1А = 0,000,000,000.1 м). Друго, истовремено, атоми и молекули се изузетно брзо крећу и померају. У ствари, њихово кретање је брже од пикосекунде (1 пс = 0,000,000,000,001 с). Због тога је за директно управљање молекулом док се креће потребан алат за стварање ултрабрзих сила на атомској скали.
Пре више од 30 година то су показали Еиглер и Сцхвеитзерпомоћу скенирајућег тунелског микроскопа на појединачне атоме могу се применити статичке силе. У таквом микроскопу користи се врло оштра игла за откривање атома и молекула скенирањем преко њих, попут плејера. Тим научника из Регенсбурга и Цириха сада је решио проблем стварања таквих сила довољно брзо да директно контролишу молекул док се креће, а тиме и његове реакције и прелазе. Тим из Регенсбурга, који су предводили Руперт Хубер и Јасха Репп, створио је јединствени у свету ултрабрзи микроскоп који комбинује фемтосекундне ласерске импулсе, дајући приступ ултрабрзим временским скалама, са скенирајућом тунелском микроскопијом, која омогућава визуализацију појединачних молекула.
Пошто је светлостелектромагнетни талас, његов осцилирајући носећи талас може деловати као супер брза сила. Чак и брже од једног циклуса осциловања светлосног поља. Када су применили ултрабрзе светлосне таласе на атомски врх микроскопа, заиста су могли да изврше овај ефекат локално, на одвојеним деловима молекула. „Тако да можемо да користимо иглу осветљену светлом као ултра брзу„ руку “атомске скале да потиснемо појединачне атоме молекула“, објашњава Доминиц Пеллер, водећи аутор нове студије.
Врх за брзо скенирање тунеламикроскоп (горе лево) лебди изнад молекуларног прекидача (доња, повезана црвена и црна сфера). Ултрабрзе атомске силе (ударни таласи) доводе до тога да се изабрани атом (црвена сфера) молекула снажно креће да би контролисао његову реактивност на изузетно брзој скали времена. Заслуге: © Брад Баклеи (парттовхоле.цом) Дозвољено извештавање о овој студији
Тим је приметио да ултрабрзе атомске силебили довољно јаки да вибрирају молекул. Ово кретање је било толико снажно да је променило вероватноћу пребацивања молекула на 39%. „По жељи можемо да контролишемо амплитуду и смер осцилација и тако модулирамо вероватноћу реакције молекула на фемтосекундној скали“, наглашава научник.
Штавише, испоставило се да само када је „атомскарука "примењује ултрабрзе силе на врло специфичне делове молекула, узрокује вибрационо кретање. Као што су научници сазнали из поређења са квантно-механичким прорачунима које је извео Николај Моле у Цириху, то је због чињенице да се молекул држи кључних за површину преко кључних атома. Само применом ултра брзих сила на ове одређене атоме научници су могли селективно да контролишу вибрације молекула.
Овај развој коначно пружа највишедиректна контрола над молекуларним реакцијама. Очекује се да ће ултрабрзе атомске силе помоћи у разумевању и манипулисању кључним процесима у хемији и биологији да би инспирисале будуће технологије засноване на једно-молекуларним уређајима. Дакле, свеприсутно супербрзо кретање елементарног састојка материје може се не само посматрати, већ и контролисати и користити са невиђеном прецизношћу.
Прочитајте такође
Хало Андромеде се приближава нашој галаксији. Кажемо вам зашто је то важно
Симптоми коронавируса код деце. На шта треба обратити пажњу?
Јединствени молекул развијен за складиштење сунчеве енергије