همکاری فیزیکدانان؛

کوانتوم در جستجوی نیرو‌های درون مولکولی / محققان نشر نوری الکترون‌ها را اندازه گرفتند

فیزیکدانان بین‌المللی با همکاری یکدیگر آزمایش‌هایی را برای بررسی نیرو‌های درون مولکولی انجام دادند و موفق به اندازه‌گیری نشر نوری الکترون‌ها شدند.

کد خبر: ۸۴۸۵۵۵

دوشنبه - ۲۹ ارديبهشت ۱۳۹۹ / May 18, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، فیزیکدانان زمان تحریک الکترون‌های ساطع شده از اتم‌ها در یک مولکول برانگیخته بر اثر تحریک با نور لیزر را اندازه‌گیری کردند. این امر باعث شده تا آن‌ها بتوانند تاثیر خود مولکول را بر سینتیک انتشار اندازه‌گیری کنند.

انتشار نوری (نشر الکترون‌ها در پاسخ به تحریک نوری) یکی از اساسی‌ترین فرآیند‌ها در عالم کوچک است. انرژی جنبشی الکترون ساطع شده برای اتم مورد نظر مشخص شده و به طول موج نور به کار رفته وابسته است. اما این فرآیند چه مدت طول می‌کشد؟ و آیا صرفنظر از اینکه الکترون از یک اتم منفرد یا از اتم مولکول ساطع می‌شود، فرآیند به یک اندازه زمان می‌برد؟ یک گروه بین‌المللی از محققان با سرپرستی فیزیکدانان در آزمایشگاه LPA در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ (LMU) و موسسه کوانتوم نوری مکس پلانک (MPQ) اکنون تاثیر این مولکول را در زمان نشر نوری اندازه‌گیری کرده‌اند.

توضیحات نظری نشر نوری در سال ۱۹۰۵ توسط آلبرت انیشتین پیشرفتی در فیزیک کوانتوم نشان داد و جزئیات فرآیند علاقه مستمری در دنیای علم و فراتر از آن ایجاد کرد. اینکه چگونه حرکت یک ذره کوانتومی اساسی مانند الکترون داخل یک محیط مولکولی تحت تاثیر قرار می‌گیرد، تاثیر بسزایی در درک ما از فرآیند نشر نوری و نیرو‌هایی که مولکول‌ها را کنار هم نگه می‌دارد، خواهد گذاشت.

در یک همکاری نزدیک با محققان دانشگاه پادشاهی سعودی (KSU) در ریاض، گروه LAP اکنون مشخص کردند چه مدت طول می‌کشد تا الکترون‌ها از یک اتم درون مولکول نشرنوری انجام دهند. زمان اندازه‌گیری شده در دامنه چند میلیارد، میلیارد از یک ثانیه بوده است.

محققان برای تحریک الکترون هدف، طیف وسیعی از پالس‌ها را در ناحیه اشعه ایکس استفاده کردند. استفاده از یادگیری ماشینی به بهبود دقیق تحلیل داده‌های تجربی کمک کرده و منجر به مقایسه دقیق‌تر با پیش‌بینی‌های نظری شده است. ماتیاس کلینگ، رئیس گروه تصویربرداری فوق سریع و نانوفوتونیک در گروه LAP توضیح داد: «درنهایت، مقایسه داده‌های تجربی با شبیه‌سازی‌های نظری تاثیر مولکول بر زمانی که الکترونی برای فرایند نشر نوری نیاز دارد را نشان داد.»

محققان دریافتند که تاخیر ناشی از محیط مولکول با کاهش انرژی پالس‌های نوری، بزرگتر می‌شود. ضربه اولیه به انداره‌ای باشد که الکترون بتواند از مولکول جدا شود، تاثیر نیرو‌هایی که مولکول‌ها را کنار هم نگه می‌دارد بزرگتر از زمانی است که «ضربه» به اندازه کافی پرانرژی است تا بتواند سریعتر آن‌ها را بیرون بکشد.

الکساندر لاندسمان از دانشگاه ایالتی اوهایو در ایالات متحده گفت: «مشاهدات ما نشان می‌دهد که آزمایش‌های ردیابی زمان نشرنوری به ما اجازه می‌دهد تا درباره نیرو‌های درون مولکولی بیشتر یاد بگیریم. این مطالعات درک ما از اثرات کوانتومی در مولکول‌ها و واکنش‌های شیمیایی را بهبود می‌بخشد.»