X射線(xiàn)激光器精確追蹤催化劑超快形成過(guò)程
2018-8-3 16:50:29??????點(diǎn)擊：
一支國際研究團隊利用SLAC國家加速器實(shí)驗室的X射線(xiàn)激光器，首次精確追蹤了光驅動(dòng)金屬化合物的最外層電子重排并轉換為活性催化劑的超快過(guò)程。該項研究有助于開(kāi)發(fā)新型的光催化劑，相關(guān)成果發(fā)表于4月2日的《自然》期刊（Nature， 2015， DOI： 10.1038/nature14296）。
這項研究的負責人、德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心科學(xué)家Philippe Wernet說(shuō)道：“在數百飛秒(即千萬(wàn)億分之一秒)的時(shí)間尺度內，我們確定了光驅動(dòng)作用下，化合物最外層電子的重排過(guò)程”。研究者們希望通過(guò)了解這些微觀(guān)反應的細節讓他們開(kāi)發(fā)出預測和控制一些重要的早期化學(xué)反應過(guò)程的方法，包括人工光合作用體系的開(kāi)發(fā)。
在SLAC的直線(xiàn)加速器相干光源（LCLS）所進(jìn)行的實(shí)驗中，研究對象是一種稱(chēng)為Fe(CO)5（五羥基鐵）的淡黃色液體。在該化合物中，一氧化碳“刺”環(huán)繞著(zhù)鐵原子中心的周?chē)?。Fe(CO)5可作為光誘導化學(xué)反應的模型分子。
研究人員發(fā)現，將該化合物置于陽(yáng)光下，5個(gè)一氧化碳“刺”的其中一個(gè)裂開(kāi)了，分子中剩余的電子重新進(jìn)行排布。最外層電子的排布將決定該化學(xué)分子的反應性，包括它能否生成有效的催化劑以及反應將如何進(jìn)行。
讓人不能了解的是，這一光觸發(fā)性反應發(fā)生的速度有多快，分子在最終變?yōu)榉€定物質(zhì)前的短暫中間態(tài)是什么。
該模擬圖顯示了以鐵原子為中心的分子被激光（左上）刺破，在數百飛秒(即千萬(wàn)億分之一秒)內，一個(gè)乙醇分子（右下）同鐵中心的分子結合
在LCLS，他們使用光纖激光器脈沖撞擊該鐵化合物其中的一條細“刺”，該化合物與乙醇溶劑混合。敏感的探測器捕捉到僅僅幾百飛秒后，一束極亮的X射線(xiàn)脈沖刺入分子中。通過(guò)改變X射線(xiàn)脈沖的到達時(shí)間，科學(xué)家們捕捉到分子轉化過(guò)程中最外部電子的重排情況。
大約有半數經(jīng)X射線(xiàn)照射的分子進(jìn)入化學(xué)反應態(tài)，它們的最外層電子很容易與其它分子結合。因此，這些電子要么與原來(lái)的分子再結合，要么與乙醇分子結合形成新的化合物。剩下約半數的分子，最外層電子的排布使之形成穩定構型而處于非活潑狀態(tài)。
Wernet 表示，能夠在這么短的時(shí)間觀(guān)察到這一反應，實(shí)在令人振奮，下一步準備將LCLS試驗從模型分子轉移到太陽(yáng)能燃料分子上。
來(lái)源：激光網(wǎng)
這項研究的負責人、德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心科學(xué)家Philippe Wernet說(shuō)道：“在數百飛秒(即千萬(wàn)億分之一秒)的時(shí)間尺度內，我們確定了光驅動(dòng)作用下，化合物最外層電子的重排過(guò)程”。研究者們希望通過(guò)了解這些微觀(guān)反應的細節讓他們開(kāi)發(fā)出預測和控制一些重要的早期化學(xué)反應過(guò)程的方法，包括人工光合作用體系的開(kāi)發(fā)。
在SLAC的直線(xiàn)加速器相干光源（LCLS）所進(jìn)行的實(shí)驗中，研究對象是一種稱(chēng)為Fe(CO)5（五羥基鐵）的淡黃色液體。在該化合物中，一氧化碳“刺”環(huán)繞著(zhù)鐵原子中心的周?chē)?。Fe(CO)5可作為光誘導化學(xué)反應的模型分子。
研究人員發(fā)現，將該化合物置于陽(yáng)光下，5個(gè)一氧化碳“刺”的其中一個(gè)裂開(kāi)了，分子中剩余的電子重新進(jìn)行排布。最外層電子的排布將決定該化學(xué)分子的反應性，包括它能否生成有效的催化劑以及反應將如何進(jìn)行。
讓人不能了解的是，這一光觸發(fā)性反應發(fā)生的速度有多快，分子在最終變?yōu)榉€定物質(zhì)前的短暫中間態(tài)是什么。
該模擬圖顯示了以鐵原子為中心的分子被激光（左上）刺破，在數百飛秒(即千萬(wàn)億分之一秒)內，一個(gè)乙醇分子（右下）同鐵中心的分子結合
在LCLS，他們使用光纖激光器脈沖撞擊該鐵化合物其中的一條細“刺”，該化合物與乙醇溶劑混合。敏感的探測器捕捉到僅僅幾百飛秒后，一束極亮的X射線(xiàn)脈沖刺入分子中。通過(guò)改變X射線(xiàn)脈沖的到達時(shí)間，科學(xué)家們捕捉到分子轉化過(guò)程中最外部電子的重排情況。
大約有半數經(jīng)X射線(xiàn)照射的分子進(jìn)入化學(xué)反應態(tài)，它們的最外層電子很容易與其它分子結合。因此，這些電子要么與原來(lái)的分子再結合，要么與乙醇分子結合形成新的化合物。剩下約半數的分子，最外層電子的排布使之形成穩定構型而處于非活潑狀態(tài)。
Wernet 表示，能夠在這么短的時(shí)間觀(guān)察到這一反應，實(shí)在令人振奮，下一步準備將LCLS試驗從模型分子轉移到太陽(yáng)能燃料分子上。
來(lái)源：激光網(wǎng)
- 上一篇：干貨|激光粒度法及其應用 2018/8/10
- 下一篇：奧林巴斯發(fā)布3D測量激光顯微鏡新品OLS5000 2018/7/16
滬公網(wǎng)安備 31012002004070號