Çapraz moleküler ışın

Çapraz moleküler ışın deneyleri, kimyasal reaksiyonun dinamiklerini incelemek için iki atom veya molekül ışınının çarpıştığı kimyasal deneylerdir ve bireysel reaktif çarpışmaları tespit edebilir.

Teknik 
Çapraz moleküler ışın aparatında, iki koşutlanmış gaz fazı atomu veya molekül demeti, her bir ışın içindeki çarpışmaları göz ardı edecek kadar seyreltilir ve vakum odasında kesişir. Ortaya çıkan ürün moleküllerinin yönü ve hızı daha sonra ölçülür ve sıklıkla kütle spektrometrik verileri ile birleştirilir. Bu veriler, enerjinin, ürün moleküllerinin öteleme, dönme ve titreşim modları arasında bölünmesi hakkında bilgi verir.

Tarih 
Çapraz moleküler ışın tekniği, Dudley Herschbach ve Yuan T. Lee tarafından geliştirilerek 1986 Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldü. Teknik 1953 yılında Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndan Taylor ve Datz tarafından gösteriliyorken, Herschbach ve Lee, aparatı geliştirdiler ve gaz fazı reaksiyonlarını daha önce görülmemiş ayrıntılarla araştırmaya başladılar.

Erken çapraz kiriş deneyleri potasyum, rubidyum ve sezyum gibi alkali metalleri araştırdı. Dağınık alkali metal atomları sıcak bir metal lif ile çarpıştığında iyonlaşarak küçük bir elektrik akımı oluşturdular. Bu algılama yöntemi neredeyse mükemmel şekilde verimli olduğundan, teknik oldukça hassastır. Ne yazık ki bu basit algılama sistemi yalnızca alkali metalleri algılar. Ana grup unsurlarını analiz etmek için yeni tespit tekniklerine ihtiyaç vardı.

Dağınık parçacıkların bir metal filament içinden tespit edilmesi, iyi bir açısal dağılım göstergesi sağladı, ancak kinetik enerjiye duyarlılığı yoktu. Kinetik enerji dağılımına ilişkin fikir edinmek için erken çapraz moleküler ışın aparatları, çarpışma merkezi ile dedektör arasına yerleştirilmiş bir çift yarıklı disk kullandı. Disklerin dönüş hızının kontrol edilmesiyle, yalnızca bilinen belirli bir hıza sahip parçacıklar geçebilir ve tespit edilebilir. Hız açısal dağılımı ve dağınık türlerin kimliği hakkında bilgi ile sistemin dinamikleri hakkında faydalı bilgiler elde edilebilir.

Daha sonraki gelişmeler, kinetik enerjinin kolay ölçümüne izin vermek için sadece ilgilenilen ürünleri seçmek için dört kutuplu kütle filtrelerinin yanı sıra uçuş zamanı kütle spektrometrelerinin kullanımını içeriyordu. Bu gelişmeler aynı zamanda "evrensel" çapraz moleküler ışın aparatının gelişini işaret eden çok çeşitli bileşiklerin tespitine de izin verdi.

Gazları birleştirmek için süpersonik nozulların dahil edilmesi, deneylerin çeşitliliğini ve kapsamını genişletti ve ışınları uyarmak için lazerlerin kullanılması (çarpmadan önce veya reaksiyon noktasında) bu tekniğin uygulanabilirliğini daha da genişletti.

Kaynakça 

Amerika Birleşik Devletleri icatları
Fiziksel kimya