Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü ve Ludwig-Maximilians-Universität Münih’teki fizikçiler Stanford Üniversitesi ile işbirliği içinde ilk kez nanopartiküllerin yüzeyindeki ışığa bağlı reaksiyonların yerini kontrol etmek için lazer ışığı kullandılar.
Nanopartiküller üzerindeki güçlü elektromanyetik alanları kontrol etmek, yüzeylerinde hedeflenen moleküler reaksiyonları tetiklemenin anahtarıdır.
Güçlü alanlar üzerinde böyle bir kontrol lazer ışığı ile sağlanır. Geçmişte nanoparçacık yüzeylerinde lazerle indüklenen moleküler bağların oluşumu ve kopması gözlemlenmiş olsa da, yüzey reaksiyonlarının nanoskopik optik kontrolü henüz sağlanamamıştır. Dr. Boris Bergues ve Prof. Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) ve Max Planck Kuantum Optik Enstitüsü’nden (MPQ) Matthias Kling, Stanford Üniversitesi ile işbirliği içinde şimdi bu boşluğu kapattı. Fizikçiler ilk kez ultrashort lazer darbeleri kullanarak izole silikon dioksit nanopartiküllerinin yüzeyindeki ışığa bağlı moleküler reaksiyonların yerini belirlediler.
Nanopartiküllerin yüzeyinde çok fazla aktivite vardır. Moleküllere yerleşir, çözülür ve yerlerini değiştirir. Bütün bunlar kimyasal reaksiyonları tetikler, maddeyi değiştirir ve hatta yeni malzemelerin ortaya çıkmasına neden olur. Elektromanyetik alanlar, nanokozmostaki olayları kontrol etmeye yardımcı olabilir.
Bu şimdi, Ultrafast Electronics and Nanophotonics Group’tan Dr. Boris Bergues ve Prof. Matthias Kling tarafından yönetilen bir araştırma ekibi tarafından gösterildi.
Bu amaçla araştırmacılar, izole edilmiş nanoparçacıkların yüzeylerinde lokalize alanlar oluşturmak için güçlü, femtosaniye lazer darbeleri kullandılar.
Bir femtosaniye saniyenin milyarda birinin milyonda biri veya saniyenin 10-15 i kadardır.
Aynı grupta yakın zamanda geliştirilen yeni bir teknik olan reaksiyon nanoskopisi olarak adlandırılan fizikçiler, silika nanopartiküllerin yüzeyindeki moleküler fragmanların reaksiyon bölgesini ve oluşum yerini 20 nanometreden daha iyi bir çözünürlükte görüntüleyebildiler.
Böylece, iki darbe arasındaki zaman gecikmesini attosaniye doğrulukla ayarlamak zorunda kaldılar. Bir attosaniye hala bir femtosaniyeden bin kat daha kısadır. Bu uyarlanmış ışıkla etkileşime girdiğinde, nanopartiküllerin yüzeyi ve orada adsorbe edilen moleküller hedeflenen bölgelerde iyonize edildi ve moleküllerin farklı parçalara ayrılmasına neden oldu.
Daha da yüksek çözünürlükte elde edilebilen nanoskopik uzaysal kontrol, bilim adamları tarafından farklı renklere ve kontrollü dalga biçimine ve polarizasyona sahip iki lazer darbesinin alanlarının üst üste bindirilmesiyle sağlandı.
“Nanopartiküller üzerindeki moleküler yüzey reaksiyonları nanokatalizde temel bir rol oynamaktadır. Özellikle fotokatalitik su yarma yoluyla temiz enerji üretiminin anahtarı olabilirler “diye açıklıyor Matthias Kling. “Sonuçlarımız aynı zamanda nanopartiküller üzerindeki fotokatalitik reaksiyonları sadece nanometre uzamsal çözünürlüğü ile değil, aynı zamanda femtosaniye zamansal çözünürlüğü ile de izlemenin yolunu açıyor. Bu, dinamiklerinin doğal mekansal ve zamansal ölçekleri üzerindeki yüzey süreçleri hakkında ayrıntılı bilgiler sağlayacaktır “diye ekliyor Boris Bergues.
Kaynak: scitechdaily
