Η ακριβέστερη μέτρηση της ταχύτητας πρωτονίων μέσα σε μόρια

[helloween]

Η ταχύτερη μέχρι σήμερα παρατήρηση πρωτονίων που μετακινούνται μέσα σε άτομα ανοίγει ένα νέο παράθυρο στις θεμελιώδεις διαδικασίες της Χημείας και της Βιολογίας, αναφέρουν Βρετανοί ερευνητές την Παρασκευή στο περιοδικό Science.

H ομάδα του Imperial College στο Λονδίνο κατάφερε να μετρήσει την ενδομοριακή κίνηση πρωτονίων με ακρίβεια 100 attosecond -100 πεντάκις εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

«Είναι εξαιρετικά δύσκολο να αντοληφθεί κανείς τι σημαίνει η διαίρεση ενός δευτερολέπτου σε διαστήματα των 100 attosecond, όπως μας επιτρέπει η νέα μας τεχνική. Είναι σαν να χωρίζεις τα 630 εκατομμύρια χιλιόμετρα από εδώ έως τον Δία σε τμήματα πλάτους όσο μια ανθρώπινη τρίχα» σχολιάζει ο καθηγητής Τζον Μεράνγκος, μέλος της ομάδας.

Οι ερευνητές μέτρησαν την κίνηση των πρωτονίων σε μόρια υδρογόνου και μεθανίου χρησιμοποίώντας ένα ειδικό λέιζερ που παράγει εξαιρετικά σύντομους παλμούς φωτός. Η δέσμη δημιουργεί ένα ταλαντούμενο ηλεκτρικό πεδίο, το οποίο ασκεί ισχυρή δύναμη στα ηλεκτρόνια που περιβάλλουν τα πρωτόνια. Τα ηλεκτρόνια που διεγείρονται αποσπώνται στιγμιαία από το μόριο και, πριν επιστρέψουν στην αρχική τους κατάσταση, εκπέμπουν το καθένα ένα φωτόνιο στο φάσμα των ακτίνων Χ.

Η ένταση των ακτίνων Χ εξαρτάται από την απόσταση την οποία έχουν διανύσει τα πρωτόνια από την απελευθέρωση των ηλεκτρονίων μέχρι την επιστροφή τους στην αρχική κατάσταση. Όσο πιο μακριά έχει μετακινηθεί το πρωτόνιο, τόσο χαμηλότερη η ένταση των ακτίνων Χ.

«Ο έλεγχος σε αυτή την κλίμακα ανοίγει το δρόμο για μια ποικιλία μελλοντικών τεχνολογιών, όπως ο έλεγχος χημικών αντιδράσεων, οι κβαντικοί υπολογιστές και ισχυρές πηγές ακτίνων Χ για τον έλεγχο υλικών. Έχουμε πλέον μια πολύ πιο ξεκάθαρη εικόνα για το τι συμβαίνει μέσα στα μόρια και αυτό μας επιτρέπει να διεξάγουμε αυστηρότερους ελέγχους των θεωριών για τη μοριακή δομή και κίνηση» αναφέρει ο Δρ Μεράνγκος.

«Αυτό πιθανώς θα οδηγήσει σε βελτιωμένες μεθόδους για χημική σύνθεση και νανο-κατασκευή μιας νέας γενιάς υλικών».