ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি, একটি পরমাণুর বাইরেরতম শেলটিতে অবস্থিত, রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি চালনা এবং অন্যান্য পরমাণুর সাথে বন্ড গঠনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
তবে এই কণাগুলি এই কাজটি সম্পাদন করার সাথে সাথে চিত্রিত করা জটিল। ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি কেবল অবিশ্বাস্যভাবে ছোটই নয়, তারা ফেমটোসেকেন্ডের মধ্যে রাসায়নিক বন্ধনও গঠন করে - কেবলমাত্র এক সেকেন্ডের চতুর্ভুজথ।
এখন, এনার্জি বিভাগের এসএলএসি ন্যাশনাল এক্সিলারেটর ল্যাবরেটরির একটি পরীক্ষা, প্রথমবারের মতো, একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া জুড়ে রিয়েল টাইমে ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনের গতির প্রভাব চিত্রের জন্য - প্রান্ত সিমুলেশন এবং তত্ত্বের সাথে সংযুক্ত অ্যাডভান্সড এক্স - রে প্রযুক্তি সংযুক্ত করেছে।
এসএলএসি -র আল্ট্রাফাস্ট লিনাক কোহরেন্ট লাইট সোর্স (এলসিএলএস) থেকে অত্যন্ত উজ্জ্বল x - রে ডাল ব্যবহার করে একটি মাল্টি - প্রাতিষ্ঠানিক দলটি একটি অ্যামোনিয়া অণু থেকে হাইড্রোজেন বিচ্ছিন্নকরণের জন্য একটি একক ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন ট্র্যাক করেছে।
ফলাফল, জার্নালে প্রকাশিতশারীরিক পর্যালোচনা চিঠি, বিজ্ঞানীদের উভয়কে মৌলিক স্তরে রসায়ন আরও ভালভাবে বুঝতে এবং রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির ফলাফলগুলি আরও ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে সহায়তা করতে পারে। সেই জ্ঞানটি পরিবর্তে, পরবর্তী - প্রজন্মের উপকরণ এবং প্রযুক্তিগুলি ডিজাইন করার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
একটি প্রতিক্রিয়া চলাকালীন একটি ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন ট্র্যাক করা
বিজ্ঞানীরা রাসায়নিক বিক্রিয়া জুড়ে একক ইলেক্ট্রনের গতিগুলি ট্র্যাক করার জন্য বছরের পর বছর চেষ্টা করেছেন। যাইহোক, এই যাত্রাটি বিভিন্ন স্তরে অধরা ছিল কারণ এটি একটি পরমাণুর মধ্যে অনেকগুলি ইলেকট্রন থেকে একক ইলেকট্রনকে আলাদা করা কঠিন ছিল এবং রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি ঘটে এমন অত্যন্ত দ্রুতগতির মধ্যে এটি করাও অসম্ভব হয়ে পড়েছে।
এসএলএসি -তে, একটি গবেষণা দল একটি নতুন পদ্ধতির চেষ্টা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছে যা তত্ত্ব এবং পরীক্ষা উভয়ই জড়িত। এলসিএলএসের শক্তি ব্যবহার করে, একটি এক্স - রে লেজার, তারা সময় - সমাধান করেছে x - retay}}} - পারমাণবিক স্তরে ইমেজিংয়ের একটি ফর্ম এবং ফেমটোসেকেন্ডের মধ্যে যা ইলেক্ট্রন ডিস্ট্রিবেনশনের জন্য যথেষ্ট সংবেদনশীল ice
দলের নেতৃত্বে ছিলেন ইয়ান গ্যাবালস্কি, একজন পিএইচডি। স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের শিক্ষার্থী, স্ট্যানফোর্ড পালস ইনস্টিটিউটের অধ্যাপক ফিলিপ বকসবাউম এবং নান্না লিস্ট, কেথ রয়্যাল ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির তাত্ত্বিক রসায়ন বিভাগের একজন সহকারী অধ্যাপক, সুইডেনের এবং বার্মিংহাম বিশ্ববিদ্যালয়ের ইউকে গ্যাবালস্কি বিশ্ববিদ্যালয়ের গ্যাবালস্কি এবং পরবর্তী সময়ে যে কোনও তত্ত্বের ব্যবস্থা করেছিলেন, এবং সিমুলেশনগুলি উভয়কেই বেছে নিয়েছিল যা উভয়ই তুলনা করেছিল যা উভয়ই বেছে নেওয়া হয়েছিল যা পুনর্বিন্যাস
ইলেক্ট্রন গতির প্রভাব ট্র্যাক করতে, দলটি উচ্চ - ঘনত্ব অ্যামোনিয়ার একটি ঘের তৈরি করেছে এবং এটি একটি অতিবেগুনী লেজারের সাহায্যে উত্তেজিত করেছিল। লেজারটি গ্যাসের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সাথে সাথে এলসিএলগুলি থেকে x - রশ্মিগুলি ইলেক্ট্রনগুলিতে আঘাত করে এবং ছড়িয়ে ছিটিয়ে পিছনে ছড়িয়ে পড়ে। "এবং পুরো বিষয়টি 500 টি ফেমটোসেকেন্ডের সময় ঘটে," গ্যাবালস্কি বলেছিলেন।
বেশিরভাগ অণুতে, মূল ইলেক্ট্রনগুলি, যা পরমাণুর সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ থাকে, বাইরের ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনকে ছাড়িয়ে যায়। তবে অ্যামোনিয়ার মতো ছোট এবং হালকা অণুতে, যা একটি নাইট্রোজেন পরমাণু এবং তিনটি হাইড্রোজেন পরমাণু নিয়ে গঠিত, ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি মূল ইলেক্ট্রনগুলির চেয়ে অনেক বেশি। এর অর্থ হ'ল ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি থেকে এক্স - রে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা সংকেতগুলি তাদের ট্র্যাক করার পক্ষে যথেষ্ট শক্তিশালী এবং পরমাণুর অবস্থানগুলিও অনুমান করার সময় তারা কীভাবে সরানো হয়েছিল তা "দেখুন"।
বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যে জানতেন যে ফোটোঅক্সিটেড অ্যামোনিয়া এমন একটি কাঠামো থেকে বিকশিত হয় যেখানে নাইট্রোজেন এবং হাইড্রোজেন পরমাণুগুলি একটি পিরামিড তৈরি করে যেখানে সমস্ত পরমাণু একটি বিমানে থাকে। অবশেষে, হাইড্রোজেনগুলির মধ্যে একটি এই পরিকল্পনাকারী জ্যামিতি থেকে ভেঙে যায় এবং অণু টুকরো টুকরো করে। তাদের x -} রে ছড়িয়ে ছিটিয়ে থাকা কৌশল সহ, গবেষকরা এই পারমাণবিক পুনর্বিন্যাসকে চালিত করে এমন বৈদ্যুতিন গতি চিত্রিত করতে সক্ষম হয়েছিল।
তালিকার গণনাগুলি ডেটা ব্যাখ্যা করার মূল চাবিকাঠি ছিল। "সাধারণত আমাদের ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি সরাসরি দেখার চেয়ে প্রতিক্রিয়া চলাকালীন কীভাবে চলাচল করে তা নির্ধারণ করতে হবে, তবে এখানে আমরা প্রকৃতপক্ষে প্রত্যক্ষ পরিমাপের মাধ্যমে তাদের পুনর্বিন্যাসটি দেখতে পেলাম," তালিকায় বলা হয়েছে। "এটি তত্ত্ব এবং পরীক্ষার মধ্যে একটি খুব সুন্দর সহযোগিতা ছিল।"
বিভিন্ন রাসায়নিক বিক্রিয়া পথ অনুসরণ করা
ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলির গতি ট্র্যাকিং বৈদ্যুতিন গতি দ্বারা চালিত রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি নিতে পারে এমন বিভিন্ন পাথগুলিতে একটি উইন্ডো সরবরাহ করে।
"আপনি যদি কোনও নতুন ওষুধ বা উপাদানের জন্য একটি অণু সংশ্লেষিত করার চেষ্টা করছেন তবে সেই রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি সর্বদা কাঙ্ক্ষিত এবং অনাকাঙ্ক্ষিত উভয় পথেই শাখা করতে চলেছে," গ্যাবালস্কি বলেছিলেন। "যখন এটি আপনার ইচ্ছা মতো না যায়, তখন এটি উপজাতগুলি তৈরি করে So সুতরাং, আপনি যদি এটি কীভাবে কাজ করে তা যদি বুঝতে পারেন তবে আপনি কীভাবে সেই প্রতিক্রিয়াটিকে আপনার যে দিকে চান সেদিকে কীভাবে চালিত করবেন তা নির্ধারণ করতে পারেন It এটি সাধারণভাবে রসায়নের জন্য খুব শক্তিশালী হাতিয়ার হতে পারে।"
দলটি আরও ভাল চিত্রগুলি ক্যাপচার করার জন্য তাদের কৌশলগুলি পরিমার্জন করতে থাকবে বলে আশাবাদী, বিশেষত সাম্প্রতিক এলসিএলএস আপগ্রেডের পরে আরও শক্তিশালী x - রে বিমের সাথে।
"আমরা এই ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রন সংকেতগুলি মূল ইলেক্ট্রন ব্যাকগ্রাউন্ডের সাগরে দেখতে পেলাম, যা অনেকগুলি নতুন উপায় উন্মুক্ত করে," তালিকায় বলা হয়েছে। "এটি ধারণার প্রমাণ ছিল যা আমাদের আগে দেখতে পেলাম না এমন জিনিসগুলি দেখার চেষ্টা করার জন্য আমাদের চাপ দিয়েছে।"
