فیزیکدانان واکنش ها را با نور لیزر در مقیاس نانو کنترل می نمایند - نکته های خرید

به گزارش نکته های خرید، فیزیکدانان موسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک و دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ با همکاری دانشگاه استنفورد برای اولین بار از نور لیزر برای کنترل مکان واکنش های نوری بر روی سطح نانوذرات استفاده کردند.

به گزارش گروه دانشگاه نکته های خرید، فیزیکدانان موسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک و دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ با همکاری دانشگاه استنفورد برای اولین بار از نور لیزر برای کنترل مکان واکنش های نوری بر روی سطح نانوذرات استفاده کردند.

کنترل میدان های الکترومغناطیسی قوی روی نانوذرات، کلید آغاز واکنش های مولکولی هدفمند بر روی سطوح آن ها است. چنین کنترلی بر میدان های قوی به وسیله نور لیزر به دست می آید. اگرچه در گذشته تشکیل و شکستن پیوند های مولکولی بر روی سطوح نانوذرات صورت گرفته بود، اما کنترل نوری نانوسکوپی واکنش های سطحی هنوز به دست نیامده است.

یک تیم تحقیقات بین المللی از دانشمندان به رهبری بوریس برگوز و ماتیاس کلینگ در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان (LMU) و موسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک (MPQ) با همکاری دانشگاه استنفورد اکنون این شکاف علمی را پر نموده است. فیزیکدانان برای اولین بار مکان واکنش های مولکولی نوری را بر روی سطح نانوذرات دی اکسید سیلیکون با استفاده از پالس های لیزری فوق کوتاه مشخص کردند.

در سطح نانوذرات، فعالیت زیادی وجود دارد. مولکول ها متصل می شوند، حل می شوند و مکان خود را تغییر می دهند. همه این ها باعث ایجاد واکنش های شیمیایی، تغییر ماده و حتی ایجاد مواد نو می گردد. میدان های الکترومغناطیسی می توانند به کنترل رویداد های نانو یاری نمایند. محققان از پالس های لیزری قدرتمند فمتوثانیه ای برای فراوری میدان های موضعی بر روی سطوح نانوذرات منفرد استفاده کردند. یک فمتوثانیه یک میلیونیم میلیاردیم ثانیه یا 15-10 ثانیه است.

با استفاده از نانوسکوپی واکنش، روش نوی که به تازگی در این گروه پیشرفته است، فیزیکدانان توانستند محل واکنش و محل ایجاد قطعات مولکولی روی سطح نانوذرات سیلیس را با وضوح بهتر از 20 نانومتر به تصویر بکشند. کنترل فضایی نانوسکوپی، به وسیله دانشمندان با قرار دادن میدان های دو پالس لیزر با رنگ های مختلف و شکل موج و قطبش کنترل شده ایجاد شد. بنابراین، آن ها باید تاخیر زمانی بین دو پالس را با دقت آتوثانیه تنظیم می کردند. یک آتوثانیه هزار بار کوتاهتر از یک فمتوثانیه است. هنگام تعامل با این نور، سطح نانوذرات و مولکول های جذب شده در آنجا در مکان های هدف یونیزه می شوند که منجر به تجزیه مولکول ها به قطعات مختلف می گردد.

واکنش های سطح مولکولی روی نانوذرات نقش اساسی در نانوکاتالیزور ها دارد. ماتیاس کلینگ شرح می دهد که آن ها می توانند کلیدی برای فراوری انرژی پاک به ویژه به وسیله شکستن آب به روش فوتوکاتالیستی باشند. نتایج آن ها بعلاوه راه را برای ردیابی واکنش های فوتوکاتالیستی روی نانوذرات نه تنها با وضوح فضایی نانومتری، بلکه با وضوح زمانی فمتوثانیه ای هموار می نماید.

دانشمندان پیش بینی می نمایند که این رویکرد نو امیدوارنماینده می تواند برای چندین ماده نانوساختار منفرد پیچیده اعمال گردد.