فیزیک‌دانان واکنش‌ها را با نور لیزر در مقیاس نانو کنترل می‌کنند

شکل ۱. لیزر فمتوسکند منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۲۰ می، ۲۰۲۲لینک منبع: Physicists Control Reactions With Laser Light at the Nanoscaleیک نانوذره در پالس لیزر فمتوثانیه با شکل موج و پلاریزاسیون مناسب است. افزایش کنترل‌شده میدان در نواحی نانوسکوپی خاص نانوذره (نقاط زرد)، باعث ایجاد واکنش‌های فتوشیمیایی انتخابی محل مولکول‌های جذب‌شده روی سطح می‌شود. تصور قطعات مولکولی منتشر شده از این نواحی، امکان کنترل تمام نوری مکان‌های واکنش را با وضوح نانومتری ممکن می‌سازد.فیزیک‌دانان موسسه اپتیک کوانتومی مکس پلانک و دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ با همکاری دانشگاه استنفورد برای اولین بار از نور لیزر برای کنترل مکان واکنش‌های ناشی از نور بر روی سطح نانوذرات استفاده کردند.کنترل میدان‌های الکترومغناطیسی قوی بر روی نانوذرات، کلید تحریک واکنش‌های مولکولی هدفمند بر روی سطوح آن‌ها است. چنین کنترلی بر روی میدان‌های قوی از طریق نور لیزر به دست می‌آید. اگرچه تشکیل و شکستن پیوندهای مولکولی ناشی از لیزر بر روی سطوح نانوذرات در گذشته مشاهده شده‌است، کنترل نوری نانوسکوپی واکنش‌های سطحی هنوز به دست نیامده است. یک تیم بین‌المللی از دانشمندان به رهبری دکتر بوریس برگوس و پروفسور ماتیاس کیلینگ در دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیان (LMU) و موسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک (MPQ) با همکاری دانشگاه استنفورد اکنون این شکاف را برطرف کرده‌است. فیزیک‌دانان برای اولین بار محل واکنش‌های مولکولی ناشی از نور را بر روی سطح نانوذرات سیلیکون دی‌اکسید ایزوله‌شده با استفاده از پالس‌های لیزری بسیار سریع تعیین کردند.در سطح نانوذرات، فعالیت‌های زیادی وجود دارد. مولکول‌ها معلق می‌شوند، حل می‌شوند و موقعیت خود را تغییر می‌دهند. همه این‌ها باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی، تغییر ماده و حتی ایجاد مواد جدید می‌شود. میدان‌های الکترومغناطیسی می‌توانند به کنترل رویدادها در نانواسمز ها کمک کنند. این موضوع در حال حاضر توسط یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر بوریس برگز و پروفسور ماتیاس کیلینگ از گروه اولترافست الکترونیک و نانوفوتونیک نشان داده شده‌است. برای این منظور، محققان از پالس‌های لیزری قدرتمند فمتوثانیه برای تولید میدان‌های موضعی بر روی سطوح نانوذرات جدا شده استفاده کردند. یک فمتوثانیه یک میلیونیم یک بیلیونیم ثانیه یا ۱۰-۱۵ ثانیه است.با استفاده از به اصطلاح نانوسکوپی واکنش، تکنیک جدیدی که اخیراً در همان گروه توسعه یافته است، فیزیک‌دانان توانستند محل واکنش و محل تولد قطعات مولکولی روی سطح نانوذرات سیلیس را با وضوح بهتر از ۲۰ نانومتر تصویر کنند. کنترل فضایی نانوسکوپی، که حتی در رزولوشن بالاتر نیز قابل‌دستیابی است، توسط دانشمندان با اعمال میدان‌های دو پالس لیزر با رنگ‌های مختلف و شکل موج و پلاریزاسیون کنترل‌شده، به وجود آمد. بنابراین، آن‌ها باید تاخیر زمانی بین دو پالس را با دقت آتوثانیه تنظیم می‌کردند. یک آتوثانیه هنوز هزار بار کوتاه‌تر از یک فمتوثانیه است. هنگام تعامل با این نور مناسب، سطح نانوذرات و مولکول‌های جذب‌شده در مکان‌های مورد نظر یونیزه شدند که منجر به تفکیک مولکول‌ها به بخش‌های مختلف شد.واکنش‌های سطحی مولکولی بر روی نانوذرات نقش اساسی در نانوکاتالیز ایفا می‌کنند. آن‌ها می‌توانند کلیدی برای تولید انرژی پاک، به‌ویژه از طریق تجزیه فتوکاتالیستی آب باشند. نتایج ما همچنین راه را برای ردیابی واکنش‌های فتوکاتالیستی بر روی نانوذرات نه تنها با وضوح فضایی نانومتری، بلکه با وضوح زمانی فمتوثانیه هموار می‌کند. بوریس برگز اضافه می‌کند: «این امر بینش دقیقی را در مورد فرآیندهای سطحی در مقیاس‌های مکانی و زمانی طبیعی پویایی آن‌ها فراهم خواهد کرد.»دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که این رویکرد جدید امیدوارکننده را می‌توان برای بسیاری از مواد نانوساختاری جداسازی شده پیچیده به کار برد.این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات فیزیک ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.