مشاهده حرکت الکترون‌ها به‌صورت بلادرنگ

گروهی از محققان آلمانی نه تنها حرکت الکترون‌ها را به‌صورت بلادرنگ مشاهده کرده‌اند، بلکه یک انتقال موازی الکترون و پروتئین را شاهد بوده‌اند که کاملاً متفاوت از هر نوع انتقال فازی است که تاکنون در بلور مدل سولفات آمونیوم دیده شده است.

درک شیمی در سطح بنیادی آن به‌معنی فهمیدن کاری است که الکترون‌ها انجام می‌دهند.
اخیرا محققان Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie
در آلمان نه تنها حرکت الکترون‌ها را به صورت بلادرنگ مشاهده کرده‌اند، بلکه یک
انتقال موازی الکترون و پروتئین را شاهد بوده‌اند که کاملاً متفاوت از هر نوع
انتقال فازی است که تاکنون در بلور مدل سولفات آمونیوم دیده شده است. این پژوهشگران
با انجام پراش اشعه ایکس پودری در مقیاس زمانی فمتوثانیه توانستند نقشه‌ای از
جابه‌جایی بار در بلور سولفات آمونیوم را پس از آنکه در اثر تهییج نوری مکان آنها
تغییر کرده بود، تهیه نمایند.

مایکل وورنر یکی از پژوهشگران این کار می‌گوید: «آزمایش ما نوعی فیلم مولکولی از
اتم‌های در حال فعالیت را نشان می‌دهد. تفکیک‌پذیری زمانی و فضایی این مشاهده در
مقیاس زمانی و طولی اتم‌ها می‌باشد».

در این آزمایش موقعیت الکترون‌ها با استفاده از پراش پالس‌های اشعه ایکس که به مدت
چند ده فمتوثانیه دوام دارند، تعیین می‌شود. موقعیت پروتون‌ها و اجزای دیگر هسته با
توجه به مکان‌هایی که دارای دانسیته الکترونی بالا هستند، نتیجه‌گیری می‌شود. ،
الکترون‌های تهییج‌شده درون بستر بلور از گروه‌های سولفات به کانال‌های باریکی
منتقل می‌شوند. این کانال‌ها از طریق انتقال پروتون از گروه‌های آمونیوم مجاور به
درون آنها حالت پایدار پیدا می‌کنند. این انتقال تاکنون مشاهده نشده بود و محققان
انتظار جابه‌جایی‌های کوچک‌تری را داشتند.

بنابر گفته وورنر می‌توان از این روش برای مطالعه ساختار مواد مختلف، از مولکول‌های
زیستی گرفته تا ابررساناهای دمابالا بهره برد. او می‌گوید: «انتظار داریم از این
روش در بسیاری از سیستم‌های جذاب مواد استفاده شود. به‌صورت تئوری می‌توان از پراش
اشعه ایکس پودری برای مطالعه هر شکل بلوری از ماده بهره برد. تنها محدودیت‌های
موجود پیچیدگی بلورها و حضور عناصر سنگین است که عمق نفوذ اشعه ایکس به درون ماده
را کاهش می‌دهند».