Atomlar ve moleküller bizi çevreleyen hemen hemen tüm maddenin kurucu parçalarıdır.
En sezgisel olarak, insanlar şu şekilde öğrenir:itme, çekme veya dokunma gibi dokunsal keşif. Doğal olarak, doğrudan dokunabileceğimiz, sıkabileceğimiz veya kuvvetle itebileceğimiz makroskopik nesnelere alışkınız. Aynı şekilde, atomlar ve moleküller de kuvvetler aracılığıyla etkileşirler, ancak bu kuvvetler birçok yönden aşırıdır. Birincisi, atomlar ve moleküller arasındaki kuvvetler çok küçük mesafelerde meydana gelir. Aslında, bu nesneler o kadar küçüktür ki, onları ölçmek için özel bir uzunluk ölçeği getirilmiştir: 1 Angstrom (1Å = 0,000,000,000,1 m). İkincisi, aynı zamanda atomlar ve moleküller son derece hızlı hareket eder ve kıpırdarlar. Aslında, hareketleri bir pikosaniyeden daha hızlıdır (1 ps = 0,000,000,000,001 s). Bu nedenle, bir molekülü hareket ederken doğrudan kontrol etmek, atomik ölçekte ultra hızlı kuvvetler oluşturmak için bir araç gerektirir.
30 yıldan daha uzun bir süre önce, Eigler ve Schweitzer bunu gösterdiTaramalı tünelleme mikroskobu kullanılarak, statik kuvvetler tek tek atomlara uygulanabilir. Böyle bir mikroskopta, tıpkı bir plak çalar gibi, atomları ve molekülleri tarayarak tespit etmek için çok keskin bir iğne kullanılır. Regensburg ve Zürih'ten bir bilim insanı ekibi şimdi, bu tür kuvvetlerin, molekülü hareket ederken doğrudan kontrol edecek ve böylece reaksiyonlarını ve geçişlerini kontrol edecek kadar hızlı hale getirme sorununu çözdü. Rupert Huber ve Jasha Repp liderliğindeki Regensburg'dan bir ekip, femtosaniye lazer darbelerini, ultra hızlı zaman ölçeklerine erişim sağlayarak, tek tek moleküllerin görselleştirilmesine olanak tanıyan taramalı tünelleme mikroskobu ile birleştiren, dünya çapında benzersiz bir ultra hızlı mikroskop yarattı.
Işık olduğu içinelektromanyetik dalga, salınımlı taşıyıcı dalgası süper hızlı bir kuvvet görevi görebilir. Bir ışık alanı salınım döngüsünden bile daha hızlı. Mikroskobun atomik ucuna ultra hızlı ışık dalgaları uyguladıklarında, bu etkiyi gerçekten de yerel olarak, molekülün ayrı parçaları üzerinde uygulayabilirlerdi. Yeni çalışmanın baş yazarı Dominic Peller, "Böylece ışıkla aydınlatılmış bir iğneyi, bir molekülün tek tek atomlarını itmek için atomik ölçekte ultra hızlı bir" el "olarak kullanabiliriz" diyor.
Ultra hızlı tarama tünelleme ucumikroskop (sol üstte) bir moleküler anahtarın (altta, kırmızı ve siyah küreler bağlı) üzerinde gezinir. Ultra hızlı atomik kuvvetler (şok dalgaları), ultra hızlı bir zaman ölçeğinde reaktivitesini kontrol etmek için seçilen bir atomun (kırmızı küre) molekül içinde kuvvetli bir şekilde hareket etmesine neden olur. Kredi: © Brad Baxley (parttowhole.com) Bu çalışma hakkında rapor verme izni var
Ekip, ultra hızlı atomik kuvvetlerinmolekülü titretecek kadar güçlüydü. Bu hareket o kadar güçlüydü ki, molekülü% 39'a çevirme olasılığını değiştirdi. Bilim adamı, "İsteğe bağlı olarak salınımların genliğini ve yönünü kontrol edebilir ve böylece bir molekülün reaksiyon olasılığını femtosaniye ölçeğinde modüle edebiliriz" diye vurguluyor.
Üstelik, yalnızca "atomikel "molekülün çok özel kısımlarına süper hızlı kuvvetler uygular, titreşim hareketine neden olur. Bilim adamlarının Zürih'te Nikolai Molle tarafından yapılan kuantum mekaniği hesaplamaları ile yaptığı karşılaştırmadan öğrendikleri gibi, bunun nedeni molekülün anahtar atomlar vasıtasıyla yüzeye tutunmasıdır. Bilim adamları, yalnızca bu belirli atomlara ultra hızlı kuvvetler uygulayarak molekülün titreşimlerini seçici olarak kontrol edebilirler.
Bu gelişme nihayet en çokmoleküler reaksiyonlar üzerinde doğrudan kontrol. Ultra hızlı atomik kuvvetlerin, tek moleküler cihazlara dayalı gelecekteki teknolojilere ilham vermek için kimya ve biyolojideki temel süreçleri anlamaya ve manipüle etmeye yardımcı olması bekleniyor. Böylece, maddenin temel bileşeninin her yerde bulunan süper hızlı hareketi sadece gözlemlenemez, aynı zamanda benzeri görülmemiş bir hassasiyetle kontrol edilebilir ve kullanılabilir.
Ayrıca okuyun
Andromeda halo galaksimize yaklaşıyor. Sana neden önemli olduğunu söylüyoruz
Çocuklarda koronavirüs belirtileri. Neye dikkat etmelisiniz?
Güneş enerjisini depolamak için geliştirilmiş benzersiz molekül