设计新一代的高效能量转换设备驱动我们的电子产品和加热我们的家需要一个详细的了解分子的移动和振动而发生光致化学反应。研究人员在美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)现在可视化扭曲一个甲烷分子的化学键吸收光后,失去一个电子,然后放松。他们的研究提供了深入了解分子反应,最终可以用于开发新的方法来控制化学反应。
检查一个分子如何回应对超快时间尺度电子在运动过程中可以让研究者去追踪鸟如何化学反应。“最大的问题是没有分裂的分子能量消散,“伯克利国家实验室的物理学家恩里科·Ridente说,第一作者欧洲杯线上买球论文报告的工作。这意味着研究中是如何重新分配多余的能量的分子被光,兴奋的电子和原子核分子移动而放松一个平衡状态。
探索这些精细运动意味着观察的过程,发生在时间尺度比1000000000秒的1000000。几十年来,研究人员依赖理论来描述多余的能量如何影响——但没有打破对称的债券的一个分子受光的兴奋。这一理论预测单个原子间键的长度和角度应该如何改变而电子转移位置,以及中间结构应该采用什么。
现在,使用超快的x射线光谱设施在伯克利实验室的化学科学部门,Ridente和他的同事观察电离甲烷分子的结构演化。欧洲杯线上买球
“甲烷离子是一个理想的系统来解决这个问题,因为他们不分开的时候兴奋的光,“Ridente说。
首先利用激光带一个电子从中性甲烷分子,然后超速的x射线光谱快照的离子,研究人员收集了光谱信号的时间序列。最初的信号显示如何对称的形状变得扭曲ten-femtosecond一段(飞秒是1000000000000000秒)-此效应的观测证据姜泰勒失真。长时间的观察表明,58飞秒,扭曲的形状振动前后一致地在scissoring-like运动重新分配它的能量通过其他振动结构的几何变化。
“谢谢这些测量和获得的理解理论,我们能够time-resolve扭曲的全部演化第一次”化学家斯蒂芬·里昂说在伯克利实验室的资深作者欧洲杯线上买球纸。
研究人员使用科里和波尔马特系统国家能源研究科学计算中心(·),美国能源部科学办公室用户设备在伯克利实验室,执行计算,证实了他们的测量分子的运动。欧洲杯线上买球
“我们现在可以解释分子扭曲后失去一个电子,电子的能量如何应对这些变化,“伯克利国家实验室的研究生说Diptarka海特和领导理论研究的作者。
研究了x射线的可行性研究超快分子动力学的方法。甲烷是一种基本的简单的分子,其中一个最基本的类型的扭曲是预测,但比预想的更丰富和更复杂的动态关系。“这项研究打开了一扇大门为研究更复杂的系统和其他类型的扭曲,“Ridente说。这样的见解,对电子和核的动力学可以导致新的能量转换设备的创新和光催化应用。
这项研究是由美国能源部科学办公室。欧洲杯线上买球
来源:https://www.lbl.gov/