فیزیک: نگاهی کوتاه به فتوشیمی جو
نانوذرات به طور مداوم در حال حرکت هستند. در نهایت تمام فرایندهای طبیعی با اثر متقابل تابش و ماده مشخص می شوند. نور به ذرات ضربه می زند و باعث واکنش می شود. با تغییر حالت انرژی الکترونها، اتمها را مجدداً تغییر داده و باعث می شود مولکول ها مجدداً تنظیم شود. این فرآیندها بطور قابل ملاحظه ای تسریع می شوند که واکنش دهنده ها روی سطح نانوذرات موجود در جو جذب می شوند. این پدیده برای فتوشیمی جو از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و بنابراین در سلامت و آب و هوا ما تأثیر دارد. یکی از فرآیندهای مولکولی سبک که روی آئروسلها اتفاق می افتد، اکنون توسط جمیع محققان به رهبری Professorir Matthias Kling و دکتر Boris Bergues در آزمایشگاه فیزیک Attosecond، که بصورت مشترک توسط LMU مونیخ و MPQ انجام می شود، مورد بررسی قرار گرفته است.
این گروه روش جدیدی به نام نانوسکوپی واکنش ایجاد کرده است، که امکان مطالعه عناصر فیزیکی شیمیایی ابتدایی رابط های جامد را ممکن می سازد. آنها اکنون از آن برای توصیف واکنش اتانول با مولکولهای آب روی سطح نانوذرات شیشه ای تحت تأثیر نور لیزر با شدت بالا استفاده کرده اند. محققان با پالسهای لیزر ultrashort، ذرات کروی را تابش کردند که هر یک برای چند ثانیه(فمتوسکند) طول می کشد. یک femtosecond یک میلیونم میلیاردر ثانیه است.
یک پالس لیزر شدید (قرمز) به یک نانوذره ساخته شده از شیشه برخورد می کند و با مولکول هایی در سطح آن ارتباط برقرار می کند. پس از آن، همانطور که نشان داده شده، ممکن است یونهای هیدروژن جدا شوند و با استفاده از نانوسکوپی واکنش می توان عملکرد اینگونه واکنشها را اندازه گرفت. اعتبار: الکساندر گلین
آنها با کمک نانوسکوپی واکنش توانستند این تعامل ultrashort را در سه بعد با وضوح نانومتر ثبت کنند. بوریس برگز توضیح می دهد: "ما جداسازی و شتاب یون های هیدروژن را از مولکول های موجود در سطح نانوذرات مشاهده کرده ایم. توانایی انجام این کار پایه و اساس وضوح بالای مکانی روش تصویربرداری ما را تشکیل می دهد." ماتیاس کلینگ اضافه می کند: "از آنجا که این فناوری به ما امکان می دهد تا موقعیت دقیق روی نانوذرات را با بیشترین عملکرد واکنش تعیین کنیم، می توانیم واکنشهای مولکولهای جذب شده بر روی سطح آئروسلهای با وضوح مکانی بالا را ردیابی کنیم." چنین فرآیندهایی بسیار فراگیر هستند، به خصوص در زمینه های فیزیک جو و اخترشناسی. به عنوان مثال، نور موجود در جو ما با ذرات معلق در هوا و مولکولهای متصل آنها تعامل دارد و باعث واکنش های بعدی می شود که ممکن است برای توسعه آب و هوای ما مهم باشد. در کوتاه مدت، نتایج به دست آمده با روش تحلیلی جدید توسط فیزیکدانان لیزر مونیخ ممکن است بینشهای مفیدی به خصوص در زمینه شیمی جوی ارائه دهد.
منبع:
Philipp Rupp, Christian Burger, Nora G. Kling, Matthias Kübel, Sambit Mitra, Philipp Rosenberger, Thomas Weatherby, Nariyuki Saito, Jiro Itatani, Ali S. Alnaser, Markus B. Raschke, Eckart Rühl, Annika Schlander, Markus Gallei, Lennart Seiffert, Thomas Fennel, Boris Bergues, Matthias F. Kling. Few-cycle laser driven reaction nanoscopy on aerosolized silica nanoparticles. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-12580-0
