Ekstremal_kimya
Lazer şüalanması və zərbə dalğaları
Ultraqısa (10 fs və daha qısa müddətli) lazer umpulsları çox güclü optik şüalanmaları və güclü elektrik sahələrini toplayıb sıxlaşdırır. Bu isə kimyanı yeni effektlərin axtarışına stimullaşdırır. Yüksək güclərdə (1015–1016 Vt/sm2), lazer şüasında elektrik sahəsinin gərginliyi 20 V/A (bu sahəni bir elektron 1A məsafədə yaradır; bu molekulun daxili elektrik sahəsidir) olduqda, çoxelektronlu ionlaşma – A.L.Buçaçenkonun təbirincə molekulun atom nüvə karkasının kulon partlayışı ilə müşayiət olunan “striptizi” baş verir. Bu şəkildə özünü klasterlər aparır: məsələn, NH3-ün molekulyar klasterləri lazer impulsunun intensiv sahəsində (120 fs, 1015Vt/cm2) güclü ionlaşmaya məruz qalır; ionlaşmış klaster, yüklü N2+,N3+,N4+ ionlarının əmələ gəlməsi ilə  müşayiət olunan  kulon partlayışına məruz qalır. Fulleren C60 intensiv lazer şüalarının təsiri ilə (100 fs, 1016Vt/cm2) С604+ ionuna çevrilir və kulon partlayışına məruz qalaraq ion qəlpələrinə parçalanır. Atom klasterlərinin femtosaniyə impulsları ilə (>1016Vt/cm2) fotoionlaşmanın tədqiqi göstərdi ki, işıq – klaster qarşılıqlı təsiri ultraqaynar mikroplazma əmələ gətirir; mikroplazma daxilində ionlar 1 MeV-a qədər enerjiyə malik olurlar. Bu tədqiqatlar deyterium klasterlərinin lazer işlənməsi işlərini stimullaşdırdı. Tədqiqatların məqsədi nüvələri birləşdirə bilən enerjiyə malik ionlardan ibarət plazma yaratmaq idi. Həqiqətən də, deyterium klasterlərin lazer qızdırılması ilə baş verən kulon partlayışında neytronların emissiyası– D + D→3He + n (1 coul enerjiyə 105 neytron çıxımı) nüvə reaksiyası baş verdi. Kulon partlayışının mexanizmi, güclü lazer zərbəsinə (> 1016 Vt/sm2) məruz qalan, Xe klasterlərinin misalında izah edilmişdir. Ani ionlaşama və elektronların elektrik sahəsində ani sürətlənməsi ion karkasının kulon parçalanması ilə müşayiət olunur. Partlayış laylı quruluş olduğunu göstərdi: ion porsiyaları (hissələri) klasterdən ardıcıl püskürülür; ionların ilk hissəsi yüksək kinetik enerjiyə malik olur, hətta onların enerjisi kiçik molekulların kulon partalayışı enerjisindən yüksəkdir. İlk sürətli ionlar enerjini klasterin daxili qat ionlarından, həmçinin qismən “qaynar” elektronlardan alır. Lazer impulsunun maddədə keçidini müşayiət edən Lorens qüvvələri digər effektləri induksiya edir: mikrohissəciklərin polimer məhlullarında əmələ gəlməsinin mexanizmini təmin edir, fokuslanmış şüada foton təzyiqi polimer zəncirlərini tutur və diametri 10 nm hissəciklər formasında kondensə edir. Lazer şüaları atomları və atom-molekul klasterlərini bərk maddə səthindən ablyasiya edərək molekul qravirləşməsini həyata keçirir. Hər bir effektin ardında yeni kimyəvi tədqiqat üsulları və yeni yüksək texnologiya yaradılması perspektivi durur. Güclü lazer impulsları – güclü qısa zərbə dalğalarının yaradılması üçün vasitədir. Kimyada lazer zərbə dalğaları – maddələrin ekstremal şəraitdə (yüksək temperatur, təzyiq, sürüşmə deformasiyaları) davranışının tədqiqi üçün vasitədir. Məsələn, lazer-induksiya zərbə dalğaları 5 QPa təzyiq cəbhəsini təmin edir; ön təzyiq cəbhəsinin müddəti, dönən sıxılma üçün bir neçə yüz pikosaniyə və dönməyən sıxılma üçün 20-25 ps-dir. Zərbə dalğasından sonra temperaturun düşməsi böyük sürətlə, 1011 dər/s tərtibində baş verir. Lazer-stimullaşdırılmış zərbə dalğaları ekstremal kimyada yeni imkanlar yaradır. Adi zərbə dalğaları ilə eksperimentlər termo-dinamiki xassələrin, mexaniki möhkəmliyin, hal tənliyinin və s. müəyyən edilməsinə yönəlmişdir. Güclü zərbə sıxılması güclü partlayışlarda, nüvə partlayışlarında əsas yer tutur. Deyteriumda termonüvə reaksiyalalını alışdırmaq üçün istifadə olunan zərbə dalğaları güclü lazer mənbələri (Laurens Milli laboratoriyasındakı  “Petawatt Laser”) vasitəsi ilə yaradılmışdır. Bu laboratoriyada güclü lazerlərlə (1015 Vt) stimullaşdırılan reaksiyalar həyata keçirilmişdir. İmpulsun müddəti 0,5 ps; hədəf isə qızıl, mis və uran-238 ərintisindən ibarət idi. Qızıldan vurulub çıxarılan elektronlar kvantlar yaradır, bunlar isə hədəfdə sürətli neytronlar əmələ gətirir. Bu neytronlar isə uran nüvəsini parçalayır. Qızılın, misin və uranın parçalanma məhsullarının tərkibi və elektronların energetik spektrləri müəyyən edilmişdir. Bu tədqiqatların nəticələri bahalı sürətləndiricilər olmadan, nüvə kimyasında ültragüclü lazerlərlə reaksiyalar aparmağın mümkünlüyünü göstərir. Lazer-stimullaşdırılmış zərbə dalğaları – ekstremal şəraitdə yeni texnoloji imkanlar yaradır. Məsələn, fullerenin “soğanvari” topalarının almaz klasterlərinə çevrilməsi. Oxşar hadisələr nano-borular üçün də istifadə olunur; 50 QPа təzyiqdə onların xarici elektron təbəqələri yarılır və onlar qrafit strukturuna keçirlər. Bu reaksiyalarda almaz nanokristallarının da alınması müşahidə olunmuşdur. Maddənin superkritik halı gözlənilməz anomal effektlərin mənbəyidir. Bu effektlərdən biri, böhran nöqtəsi ətraf-ında yüksək dərəcədə sıxlığın fluktasiyası – maddənin sürətli və dönən klasterləşməsidir. Ekstremal kimyanın bir şedevri də tritiumun hidrogen və deyteriumla maye üfrataxıcı kvant heliumda metallik hidrogenin sintezidir. Dıgər maraqlı hadisə NaC60 və PC60 ekzotik molekullarının plazmokimyəvi sintezidir. Burada elektron atomlarının çox güclü sıxılması elektron–nüvə qarşılıqlı təsirini artırır. Qaynar, lazer-induksiya plazmasından isə yuxarıda bəhs etmişik.