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用超快激光“抓拍”运动中的电子  

2009-12-28 08:57:00|  分类: 精选文章 |  标签: |举报 |字号 订阅

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用超快激光“抓拍”运动中的电子 - kxsj - Newton-科学世界

    美国和加拿大的科学家日前找到观测分子的新方法—超快激光,以观察当分子形态变化时其电子如何重新分布。相关论文10月30日在线发表于《科学》(Science)。
    研究领导者之一、美国科罗拉多大学物理系的Margaret Murnane说:“能够对化学反应做全方位观测,包括反应中原子如何运动、电子如何重新分布是分子科学的至高追求,我们还没有做到,但已朝这个目标迈进了一大步。”
    为了做到这一点,科学家要能够观察原子之间的化学键在化学反应中如何形成和断裂。Murnane说,我们只有非常有限的设备可供使用,而电子云中的改变可能在1飞秒内结束,这可以说是自然界最快的变化过程。
    实验中,研究人员用一束短脉冲激光射击N2O4分子以引起分子内大的振动。之后用第二束激光产生一束X射线,用来描绘该分子的电子能级,以实现最重要的目的—理解当分子形态变化时其电子能级如何重新分布。研究人员说:“这是一个观察分子根本性的新方法。”
    之所以用N2O4是由于这种分子的震动比其他分子慢得多,使得研究人员能够成功进行观察。研究人员表示,能够观察并理解电子的运动模式对于可替代能源等领域非常有用。论文作者之一、加拿大国家研究委员会Steacie分子科学研究所的Albert Stolow说:“如果能理解这些过程,将来我们就能够将这些知识转化成更出色的技术,比如更有效率的捕光分子、催化反应甚至是太阳能电池。”

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