Впервые зафиксирована поатомная сольватация

 Команда химиков и физиков из Орхусского университета в Дании, работающая с коллегой из Университета Барселоны в Испании, впервые зафиксировала поатомную сольватацию. В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature , группа разработала процесс манипулирования атомами натрия и ксенона с помощью капли гелия при очень низких температурах, чтобы получить то, что они описывают как моментальные снимки процесса сольватации с течением времени. В совокупности они создают фильм, изображающий действие. Исследовательский брифинг об этой работе был опубликован в том же номере журнала.

a , Начальная точка измерений: нанокапля He, легированная атомом Xe внутри и атомом Na на поверхности. б — Капля He сразу после фемтосекундного импульса накачки, пришедшая в момент времени t  = 0, создала ион Na + путем ионизации атома Na и тем самым инициировала процесс сольватации иона. в ) Атомы He притягиваются к иону Na + и постепенно связываются. d . Пробный импульс ионизирует атом Xe в момент времени t . е . Электростатическая сила отталкивания между Xe + и Na + приводит к выбросу последнего из капли вместе с тем количеством атомов He, которые связались с Na + . Здесь  в качестве примера используется N = 7. e , Есть два альтернативных исхода системы: комплекс Na + He 7 имеет достаточно низкую внутреннюю энергию, чтобы оставаться связанным (слева), или комплекс Na + He 7 имеет так много внутренней энергии, что он теряет атом He после выхода из капли. (верно). Образующийся комплекс Na + He 7 или Na + He 6 направляется на детектор и дает информацию о степени сольватации в момент времени t . (Фото: phys.org)

Сольватация — это растворение растворенного вещества в растворителе, например, когда соль растворяется в воде. Действие не прекращается только потому, что растворенное вещество растворилось; вместо этого растворители продолжают взаимодействовать с растворенным материалом.

Предыдущие исследования показали, что такие взаимодействия могут быть довольно сложными, поэтому химики хотят знать больше о том, что происходит. Один из способов выяснить это — снять действие и разыграть его как кино. Однако эта простая концепция оказалась исключительно сложной — настолько сложной, что до недавнего времени она не была реализована командой из Дании.

Чтобы добиться своего, исследователи начали с захвата одного атома ксенона внутри капли жидкого гелия, охлажденной до -255°C, а затем добавили один атом натрия к внешнему краю капли. Они направили короткий импульс лазера на атом натрия, чтобы превратить его в положительно заряженный ион, вызвав сольватацию — атомы гелия начали прилипать к иону натрия .

Затем команда выпустила еще один лазерный импульс, на этот раз в атом ксенона, превратив его в положительно заряженный ион. Два иона отталкивали друг друга до такой степени, что ион натрия с присоединенными к нему атомами гелия был вытолкнут из капли на детектор, что позволило сделать снимок происходящего .

Затем исследователи повторили процесс, каждый раз дольше ожидая подачи второго импульса . Им удалось создать то, что они называют прогрессивными снимками действия. Затем, получив несколько последовательных снимков, они склеили их вместе, чтобы создать фильм, изображающий процесс сольватации в действии.

Источник