Uno sguardo verso l’interno delle molecole

Per la prima volta, un gruppo di ricerca europea è riuscita a utilizzare impulsi laser attosecondi per osservare il movimento degli elettroni nelle molecole. Questo rapporto è pubblicato su Nature rivista, numero del 10 giugno 2010. Al fine di non osservare solo, ma anche capire veramente una reazione chimica, gli scienziati hanno di sapere come gli elettroni si muovono all’interno di molecole. Fino ad ora era tecnicamente impossibile osservare come gli elettroni si muovono all’interno di una molecola, perché si muovono in modo incredibilmente veloce. Tuttavia, un gruppo di ricercatori europei ha ormai raggiunto questo obiettivo con l’aiuto di impulsi laser attosecondi.
Un attosecondi è un miliardesimo di un miliardesimo di secondo. Durante un attosecondi, la luce su una distanza di meno di un milionesimo di millimetro – equivalente alla distanza da un capo di una piccola molecola ad un altro. I fisici sono quindi compiendo grandi sforzi per creare impulsi laser attosecondi: usando impulsi laser attosecondi possono ‘fotografare’ il movimento degli elettroni all’interno delle molecole, come in un servizio fotografico.
Nel gruppo di ricerca europeo, Prof. Marc Vrakking, direttore del Istituto Max Born per l’ottica non lineare e Short Pulse Spettroscopia (MBI), a Berlino, ha collaborato con gruppi provenienti – tra gli altri – Milano, Amsterdam, Lund (Svezia), Garching, Lione e Madrid. In essa è anche il gruppo di ricerca del dottor Matthias Kling del Max-Planck-Istituto di ottica quantistica di Garching, vicino a Monaco di Baviera.
I fisici esaminato la molecola di idrogeno (H2) – che è più semplice molecola della natura, con soli due protoni e due elettroni. I ricercatori volevano scoprire esattamente come ionizzazione avviene in una molecola di idrogeno. In questo processo, un elettrone viene rimosso dalla molecola, e l’elettrone subisce ancora un riarrangiamento. Marc Vrakking spiega: ‘Nel nostro esperimento abbiamo potuto mostrare per la prima volta che con l’aiuto di un laser attosecondi abbiamo veramente la capacità di osservare il movimento degli elettroni nelle molecole. Prima di tutto irradiato una molecola di idrogeno con un impulso laser attosecondi. Ciò ha portato alla rimozione di un elettrone dalla molecola – la molecola è stata ionizzata. Inoltre, abbiamo diviso la molecola in due parti che utilizzano un raggio laser infrarosso, proprio come con un paio di forbici minuscolo. Questo ci ha permesso di esaminare come la carica si è distribuito tra i due frammenti – dal momento che un elettrone non è presente, un frammento è neutrale e l’altra carica positiva. Sapevamo dove l’elettrone rimanente è stato trovato, vale a dire nella parte neutrale ‘.
Fin dal 1980, gli scienziati hanno esaminato molecole e atomi con l’aiuto del laser a femtosecondi – un femtosecondo è un milionesimo di un miliardesimo di secondo, quindi un migliaio di volte più lento di un attosecondi. Utilizzando laser al femtosecondo, il movimento di atomi e molecole possono essere monitorati, ma non quello degli elettroni. Nel 2001, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a produrre un lampo laser con una lunghezza di 250 attoseconds. Questo fu seguito da notevoli sforzi sullo sviluppo dei laser attosecondi, nonché il controllo e la misurazione degli impulsi. Più di recente, gli scienziati stanno cominciando a utilizzare gli impulsi di attosecondi per affrontare i problemi della scienza naturali, come la prima applicazione molecolare che è stata pubblicata oggi.
Anche se gli esperimenti del team europeo con il laser attosecondi prodotto alcuni dei risultati che avevano sperato, c’era anche una sorpresa in serbo per gli scienziati. Per essere in grado di interpretare le misurazioni ancora meglio, hanno coinvolto un gruppo di teorici presso l’Università di Madrid nel progetto. I ricercatori spagnoli di lavoro ‘presentato completamente nuove intuizioni. Il dottor Felipe Morales da Madrid, che sta attualmente lavorando in qualità di borsista post-dottorato a strumenti di mercato, relazioni, ‘Abbiamo quasi raggiunto i limiti della nostra capacità di computer. Abbiamo trascorso un milione e mezzo di ore di tempo al computer per capire il problema. ‘ I calcoli hanno dimostrato che la complessità del problema è stato di gran lunga maggiore di quanto si pensasse. ‘Abbiamo scoperto che, vale a dire gli Stati anche doppiamente eccitato con eccitazione di entrambi gli elettroni di idrogeno molecolare, possono contribuire alla dinamica osservata.,’ Dice Matthias Kling. Marc Vrakking la descrive come segue, ‘Non abbiamo – come originariamente previsto – risolto il problema. Al contrario, abbiamo semplicemente aperto una porta. Ma in realtà questo rende l’intero progetto molto più importante e interessante. ‘
Fonte: Berlin eV Forschungsverbund (FVB)

Per la prima volta, un gruppo di ricerca europea è riuscita a utilizzare impulsi laser attosecondi per osservare il movimento degli elettroni nelle molecole. Questo rapporto è pubblicato su Nature rivista, numero del 10 giugno 2010. Al fine di non osservare solo, ma anche capire veramente una reazione chimica, gli scienziati hanno di sapere come gli elettroni si muovono all’interno di molecole. Fino ad ora era tecnicamente impossibile osservare come gli elettroni si muovono all’interno di una molecola, perché si muovono in modo incredibilmente veloce. Tuttavia, un gruppo di ricercatori europei ha ormai raggiunto questo obiettivo con l’aiuto di impulsi laser attosecondi.Un attosecondi è un miliardesimo di un miliardesimo di secondo. Durante un attosecondi, la luce su una distanza di meno di un milionesimo di millimetro – equivalente alla distanza da un capo di una piccola molecola ad un altro. I fisici sono quindi compiendo grandi sforzi per creare impulsi laser attosecondi: usando impulsi laser attosecondi possono ‘fotografare’ il movimento degli elettroni all’interno delle molecole, come in un servizio fotografico.Nel gruppo di ricerca europeo, Prof. Marc Vrakking, direttore del Istituto Max Born per l’ottica non lineare e Short Pulse Spettroscopia (MBI), a Berlino, ha collaborato con gruppi provenienti – tra gli altri – Milano, Amsterdam, Lund (Svezia), Garching, Lione e Madrid. In essa è anche il gruppo di ricerca del dottor Matthias Kling del Max-Planck-Istituto di ottica quantistica di Garching, vicino a Monaco di Baviera.I fisici esaminato la molecola di idrogeno (H2) – che è più semplice molecola della natura, con soli due protoni e due elettroni. I ricercatori volevano scoprire esattamente come ionizzazione avviene in una molecola di idrogeno. In questo processo, un elettrone viene rimosso dalla molecola, e l’elettrone subisce ancora un riarrangiamento. Marc Vrakking spiega: ‘Nel nostro esperimento abbiamo potuto mostrare per la prima volta che con l’aiuto di un laser attosecondi abbiamo veramente la capacità di osservare il movimento degli elettroni nelle molecole. Prima di tutto irradiato una molecola di idrogeno con un impulso laser attosecondi. Ciò ha portato alla rimozione di un elettrone dalla molecola – la molecola è stata ionizzata. Inoltre, abbiamo diviso la molecola in due parti che utilizzano un raggio laser infrarosso, proprio come con un paio di forbici minuscolo. Questo ci ha permesso di esaminare come la carica si è distribuito tra i due frammenti – dal momento che un elettrone non è presente, un frammento è neutrale e l’altra carica positiva. Sapevamo dove l’elettrone rimanente è stato trovato, vale a dire nella parte neutrale ‘.Fin dal 1980, gli scienziati hanno esaminato molecole e atomi con l’aiuto del laser a femtosecondi – un femtosecondo è un milionesimo di un miliardesimo di secondo, quindi un migliaio di volte più lento di un attosecondi. Utilizzando laser al femtosecondo, il movimento di atomi e molecole possono essere monitorati, ma non quello degli elettroni. Nel 2001, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a produrre un lampo laser con una lunghezza di 250 attoseconds. Questo fu seguito da notevoli sforzi sullo sviluppo dei laser attosecondi, nonché il controllo e la misurazione degli impulsi. Più di recente, gli scienziati stanno cominciando a utilizzare gli impulsi di attosecondi per affrontare i problemi della scienza naturali, come la prima applicazione molecolare che è stata pubblicata oggi.Anche se gli esperimenti del team europeo con il laser attosecondi prodotto alcuni dei risultati che avevano sperato, c’era anche una sorpresa in serbo per gli scienziati. Per essere in grado di interpretare le misurazioni ancora meglio, hanno coinvolto un gruppo di teorici presso l’Università di Madrid nel progetto. I ricercatori spagnoli di lavoro ‘presentato completamente nuove intuizioni. Il dottor Felipe Morales da Madrid, che sta attualmente lavorando in qualità di borsista post-dottorato a strumenti di mercato, relazioni, ‘Abbiamo quasi raggiunto i limiti della nostra capacità di computer. Abbiamo trascorso un milione e mezzo di ore di tempo al computer per capire il problema. ‘ I calcoli hanno dimostrato che la complessità del problema è stato di gran lunga maggiore di quanto si pensasse. ‘Abbiamo scoperto che, vale a dire gli Stati anche doppiamente eccitato con eccitazione di entrambi gli elettroni di idrogeno molecolare, possono contribuire alla dinamica osservata.,’ Dice Matthias Kling. Marc Vrakking la descrive come segue, ‘Non abbiamo – come originariamente previsto – risolto il problema. Al contrario, abbiamo semplicemente aperto una porta. Ma in realtà questo rende l’intero progetto molto più importante e interessante. ‘
Fonte: Berlin eV Forschungsverbund (FVB)

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