يمكن التحكم في حركة الإلكترونات الفردية في الجزيء

تمكن الفيزيائيون لأول مرة من تتبع حركة الإلكترونات الفردية في الجزيء وأظهروا أنه يمكن التحكم في هذه العمليات. في المستقبل ، سيسمح هذا بالتحكم في مسار التفاعلات الكيميائية والعمليات البيولوجية من أجل الحصول على النتيجة المرجوة من العديد من متغيرات التفاعل المحتملة لنفس المواد الكيميائية.

نتائج دراسة أجريت في كلية التقنية العليا السويسرية في زيوريخ بمشاركة أوليغ Tolstikhin، دكتوراه في العلوم الفيزيائية والرياضية من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، فضلا عن المنظرين من الدنمارك وبلجيكا وكندا، و نشرت في 22 أكتوبر 2015 في مجلة ساينس العلمية.

كما ورد ، يتم التحكم في حركة الإلكترونات باستخدام نبضات الليزر فائقة القصر بطول موجة 800 و 1300 نانومتر. لوحظت الإزاحة الإلكترونية في طيف التوافقيات العالية الناشئة عن تفاعل نبضة الليزر مع الجزيء.



باستخدام الطرق الفيزيائية ، تتبع الباحثون إعادة هيكلة الغلاف الإلكتروني. هذه عملية رئيسية في فهم التفاعل الكيميائي ، حيث أن إعادة توزيع الإلكترونات يتوافق مع تكوين روابط كيميائية جديدة.

قامت مجموعة بقيادة هانز جاكوب فيرنر من المدرسة التقنية العليا السويسرية في زيورخ سابقًا بإجراء سلسلة من التجارب التي تثبت بشكل مقنع إمكانية مثل هذه الملاحظات ، ولكن الآن اتخذ الباحثون الخطوة الأخيرة: لقد تتبعوا بحكم الواقع حركة الإلكترونات بدقة 100 attoseconds (1 attoseconds = 10 ^-18  ثانية) وأظهر كيفية التحكم في الإلكترونات.

أثناء التجربة ، تحركت الإلكترونات على طول جزيء اليود الأسيتيلين الخطي (HCCI) ، وهي سلاسل ممدودة من أربع ذرات - الهيدروجين ، وذرتان كربونيان وذرة اليود. تحت تأثير نبضات الليزر ، تغير تكوين الغلاف الإلكتروني: ظهر مكان شاغر للإلكترون فيه. تحت تأثير الليزر ، نشأ تراكب لحالتين كميتين لهذا "الثقب": يمكن اكتشافه مع بعض الاحتمالية في وقت واحد عند طرفي الجزيء.



"يمكننا التحكم في حركة الإلكترونات في الجزيء ، مما يعني أنه إذا تم تطوير هذه التكنولوجيا ، فيمكننا التحكم في نتائج التفاعلات الكيميائية. على سبيل المثال ، في خليط من الغازات حيث يمكن أن يحدث تفاعل كيميائي ، قد تكون نتائجه واحدة ، أو قد تكون مختلفة. وأوضح أوليغ تولستخين ، طبيب العلوم الفيزيائية والرياضية ، المشارك في تأليف العمل العلمي ، أنه من خلال تسليطه بالليزر "الصحيح" بشكل نبض "صحيح" ، يمكن جعل إحدى النتائج مسيطرة .

وفقًا لـ Oleg Tolstikhin ، يمكن أن يجد العمل العلمي التطبيق ، على وجه الخصوص ، في تطوير أدوية جديدة: "إذا كان بإمكانك التحكم في نتيجة التفاعل الكيميائي ، فيمكنك إنشاء مواد ، جزيئات كبيرة - أي دواء هو جزيء كبير - يمكن الحصول عليه عادة نتيجة مادة كيميائية ردود الفعل بكميات ضئيلة ، وسيكون من الممكن ، على سبيل المثال ، الحصول على المادة الصحيحة في نصف الحالات ".

Source: https://habr.com/ru/post/ar385813/