Článek
Přesun elektronové hustoty chemiky zajímá, protože látky mezi sebou interagují pomocí elektronů. Jedná se o ultrarychlé děje, k jejichž popisu a zkoumání jsou potřeba časově rozlišené experimenty na attosekundové úrovni, tedy v triliontinách vteřiny. Přesněji řečeno – byly potřeba, dodávají tuzemští výzkumníci.
- Elektron je subatomární částice se záporným elektrickým nábojem. Elektrony tvoří obal atomu kolem atomového jádra, jsou to nositelé náboje při vedení elektrického proudu v kovech, polovodičích a v elektrických výbojích v plynech i ve vakuu. Též např. ionizující záření beta je tvořeno elektrony.
Vědecké týmy Evy Muchové a Petra Slavíčka z VŠCHT ve spolupráci s kolegy ze švédské Uppsaly a německého Institutu Fritze Habera zjistily, že zmíněné ultrarychlé děje lze zkoumat i pomocí o řád jednodušší metody: rentgenové spektroskopie. Zároveň jako první na světě popsali čas, který zabere zrod a opuštění elektronu iontu sodíku, hořčíku a hliníku.
O nových zjištěních, na které Novinky upozornil mluvčí VŠCHT Michal Janovský, aktuálně referuje odborný časopis Nature Communications.
Čeští vědci chtějí vyrábět elektroniku z PET lahví
Sledování děje nikoli v čase
Podle Muchové doteď nebylo známo, jaký je časový úsek zrození elektronu a jeho odpojení od iontu.
„Vše se totiž děje tak rychle, že při používané metodě časově rozlišeného experimentu bychom potřebovali subattosekundové laserové pulsy, což je hudba budoucnosti. Navíc zatím nevíme, jestli vůbec bude fungovat správně. Šli jsme na to tedy jinak,“ vysvětluje docentka Muchová.
Pod slovem „jinak“ se skrývá sledování popsaného děje nikoli v čase, ale pomocí rozlišení v energiích. To je možné si představit tak, že přístroj po opakovaném ozáření zaznamená jakousi 2D mapu odchylek od normálu, z níž lze zpětně poskládat časový snímek a průběh vzniku a oddělení elektronu.
2D mapy elektronového signálu zobrazující kinetickou energii elektronů
Výhodou přístupu je i to, že 2D mapa obsahuje mnohem více informací na jednom místě než jiné metody.
Výzkumníci v CERN chtějí nový a větší urychlovač částic za stovky miliard
Desítky až stovky attosekund
Samotný experiment, realizovaný na synchrotronu DESY v Hamburku a teoreticky interpretovaný na VŠCHT, prokázal, že čas, kdy elektron z iontu „odnese voda“, závisí na síle elektrického náboje iontu, a tedy na organizaci okolních molekul vody.
„Bezstarostným otcem, který nechá své dítě plavat, je v tomto případě sodík. Jako urputný ochránce se chová hliník, někde na půl cesty pak zůstává hořčík,“ přiblížili s nadsázkou vědci.
A konkrétně jak rychle se tedy elektron utopí? „Z experimentů vyplývá, že elektronová delokalizace, což je první krok ‚topení‘, trvá u jmenovaných iontů desítky až stovky attosekund,“ upřesnil pro Novinky mluvčí Janovský.
Porozumění další části složitého procesu přenosu elektronové hmoty za využití jednodušší a dostupnější technologie může do budoucna posloužit různým odvětvím, jelikož k přenosu napětí dochází v biologických organismech, fotokatalýze, ale i v pevné fázi.
Vědci objevili na mořském dně záhadný zdroj kyslíku. Vyrábí ho hodně a nepotřebuje světlo
