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化学結合の形成方法：リアルタイムでエネルギーの流れを観察する

新しい方法は、ヘリウム液滴と超微量レーザーパルスを組み合わせて、制御された方法で化学プロセスを開始します。これは、化学結合の形成中のエネルギーと電荷の移動に関する洞察を提供します。 初めて、Graz工科大学（Tu Graz）の実験物理学研究所のMarkus Kochが率いる研究チームは、個々の原子がどのように結合してクラスターを形成し、どのプロセスが関与するかをリアルタイムで追跡しました。これを達成するために、研究者は最初にスーパーフルイドヘリウムを使用してマグネシウム原子を分離し、次にレーザーパルスを使用して形成プロセスをトリガーしました。研究者は、このクラスター形成と、フェムト秒範囲の時間分解能を持つ個々の原子間の関与するエネルギー移動を観察することができました（1秒の1倍）。彼らは最近、Journal Communications Chemistryで調査結果を発表しました。 「Nano-Refrigerator」は原子を開始位置に持ち込みます 「通常、マグネシウム原子は即座に緊密な結合を形成します。つまり、結合形成プロセスの観察のための定義された開始構成はありません」とMarkus Kochは説明します。研究者は、この問題を解決しました。これは、スーパーフルイドヘリウム液滴での実験を実施することにより、化学プロセスをリアルタイムで観察するときに発生することがよくあります。これらの液滴は、0.4ケルビン（= -272.75度または絶対ゼロを超えて0.4度上）の極端な温度で個々のマグネシウム原子を互いに隔離する超寒い「ナノフリッジ」のように機能します。 「この構成により、レーザーパルスでクラスター形成を開始し、リアルタイムで正確に追跡することができました」と、博士論文の一部として実験を行ったマイケル・スタドルホーファーは説明します。 フェムト秒分光法により、化学プロセスが見えます 研究者は、光電子と光イオン分光法を使用してレーザーパルスによってトリガーされるプロセスを観察しました。マグネシウム原子を組み合わせてクラスターを形成しましたが、2番目のレーザーパルスでイオン化されました。 Markus Kochと彼の同僚は、形成されたイオンと放出された電子に基づいて、関与するプロセスを詳細に再構築することができました。 原子はエネルギーをプールします ここでの重要な発見は、エネルギープーリングです。彼らが互いに結合すると、いくつかのマグネシウム原子は、最初のレーザーパルスから受け取った励起エネルギーをクラスター内の単一の原子に伝達し、それがはるかに高いエネルギー状態に達します。エネルギープーリングが時間分解能で実証されたのはこれが初めてです。 アプリケーションの可能性を備えた基礎研究 「ヘリウム滴のこの原子分離も、より大きなクラスの要素に機能し、基礎研究で一般的に適用可能な方法になることを願っています」とMarkus Koch氏は言います。 「さらに、エネルギープーリングに関する調査結果は、たとえば光メディシンや太陽エネルギーの利用における、さまざまな用途のエネルギー移動プロセスに関連する可能性があります。」 #化学結合の形成方法リアルタイムでエネルギーの流れを観察する