Menggunakan pengukuran “hampir tanpa gangguan cepat”, para peneliti menemukan transfer energi dengan meningkatkan kecepatan gelembung

Eksperimen dengan laser super cepat menunjukkan gelembung yang dapat mempercepat transfer energi dengan membentuk di sekitar atom. (Ide seniman abstrak.)

Temuan yang dapat membantu Anda lebih memahami bagaimana jaringan hidup merespons paparan radiasi

Energi mengalir melalui sistem atom atau molekul melalui berbagai proses seperti transfer, emisi atau peluruhan. Anda dapat membayangkan beberapa detail ini, seperti gaya (energi) yang mencapai orang lain (partikel lain), terjadi lebih cepat daripada kedipan mata tanpa celah, sehingga detail tentang pertukaran tidak dipahami dengan baik. Bayangkan pertukaran yang sama terjadi di ruangan yang sibuk, orang lain akan bergabung dengan Anda dan biasanya prosesnya akan rumit dan lambat. Kemudian, bayangkan seberapa cepat pertukarannya jika semua orang kembali dan membuat gelembung aman agar operan tidak terhalang.

Kolaborasi ilmuwan internasional, termasuk profesor fisika Yukon Nora Berah dan peneliti pasca-doktoral dan penulis utama Aaron Lafarge, mengamati peningkatan yang dimediasi gelembung antara dua atom helium menggunakan laser ultra cepat. Hasilnya sekarang dipublikasikan Review Fisik X.

Mengukur pertukaran energi antar atom membutuhkan pengukuran cepat yang hampir terus menerus, kata Lafarge.

“Alasan mengapa skala jangka pendek diperlukan adalah ketika Anda melihat sistem mikroskopis, seperti molekul atau molekul, mereka bergerak sangat cepat, kira-kira dalam urutan femtosekon (10).-15 S), yang membutuhkan waktu untuk menghilangkan beberapa angstrom (10)-10 M), ”kata Lafarge.

Lafarge menjelaskan bahwa pengukuran ini dilakukan dengan apa yang disebut laser elektron bebas, di mana elektron dipercepat hampir pada kecepatan cahaya, kemudian menggunakan set magnet, memaksa elektron untuk dilepaskan, menyebabkannya meledak pada panjang gelombang cahaya yang pendek. “Pulsa laser yang berlebihan dapat ditentukan waktunya untuk menentukan seberapa cepat atau lambat suatu proses,” kata Lafarge.

Langkah pertama dalam percobaan adalah memulai proses, Lafarge berkata: “Fisikawan menyelidiki dan mengganggu sistem untuk mengukur responsnya dengan mengambil foto seketika. Jadi, pada dasarnya, kami bertujuan untuk membuat film dinamika molekul. Kami mulai membentuk dua gelembung di nanodroplate. Kemudian, dengan menggunakan denyut nadi kedua, kami menentukan seberapa cepat mereka dapat berinteraksi. “

Dengan bantuan pulsa laser kedua, para peneliti mengukur bagaimana gelembung itu berinteraksi: “Setelah dua atom menjadi tereksitasi, dua gelembung terbentuk di sekitar atom. Atom kemudian dapat bergerak dan berkomunikasi satu sama lain tanpa memberi tekanan pada atom atau molekul di sekitarnya, ”kata Lafarge.

Nanodroplates Helium digunakan sebagai sistem model, karena helium adalah salah satu atom paling sederhana dalam tabel periodik, yang dijelaskan Lafarge sebagai pertimbangan penting. Meskipun nanodropult mengandung sekitar satu juta juta atom helium, struktur elektroniknya relatif sederhana dan sistem dapat dengan mudah dijelaskan untuk pertimbangan dengan lebih sedikit komponen dalam sistem.

“Jika Anda masuk ke sistem yang lebih kompleks, segala sesuatunya bisa menjadi lebih rumit dengan lebih cepat. Misalnya, air cair pun cukup kompleks, karena molekul itu sendiri dapat berinteraksi atau mungkin berinteraksi dengan molekul air tetangganya, ”kata Lafarge.

Selain pembentukan gelembung dan dinamika selanjutnya, para peneliti mengamati transfer energi atau peluruhan antara atom-atom yang tereksitasi, yang memiliki kecepatan lebih cepat dari perkiraan sebelumnya – secepat 400 femtosekon. Awalnya, mereka sedikit bingung bagaimana menjelaskan proses yang begitu cepat. Mereka menghubungi rekan fisikawan teoretis yang dapat melakukan simulasi yang lebih canggih untuk lebih memahami masalahnya.

Di bawah ini adalah simulasi teoritis real-time dari kombinasi dua atom helium tereksitasi yang dienkapsulasi gelembung dalam helium cair.

“Hasil penyelidikan kami tidak jelas tetapi kolaborasi dengan ahli teori telah memungkinkan kami untuk menjelaskan fenomena tersebut dengan paku,” kata Lafarge.

Dia mencatat bahwa salah satu aspek menarik dari penelitian ini adalah bahwa kita dapat bergerak lebih jauh untuk memahami dasar-dasar proses luar angkasa ini dan membuka jalan bagi penelitian baru. Inovasi besar mampu menciptakan cara untuk mengukur interaksi di bawah femtoseconds atau atseconds (10)-18 s) Panggilan waktu. “Sungguh bermanfaat ketika Anda dapat melakukan tes yang agak mendasar yang dapat diterapkan pada sesuatu yang lebih kompleks,” kata Lafarge.

Proses yang telah diamati para peneliti disebut peluruhan kolumbikuler intratekal (ICD) dan merupakan cara penting untuk berbagi dan mentransfer energi antara atom atau molekul. Gelembung memperbesar proses, menunjukkan bagaimana lingkungan dapat mengubah kecepatan terjadinya suatu proses. Karena jaringan hidup merespons paparan radiasi, ICD memainkan peran penting – menghasilkan elektron berenergi rendah yang dapat menyebabkan kerusakan jaringan – hasil ini penting secara biologis karena kemungkinan membentuk gelembung serupa di cairan lain, seperti air dan protein dengan molekul lain. Suka.

“Memahami skala waktu transfer energi pada skala mikroskopis memungkinkan penyelidikan penyelesaian waktu dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya, mengungkap informasi dan pengetahuan baru,” kata Essential Intensive, Perkembangan Sangat Terkini dalam Teknologi Laser, Penting dalam Berbagai Bidang Ilmiah seperti Fisika, Kimia dan Biologi.

Referensi: “Peluruhan Coulomb Intertomik Resonansi Ultrafass yang Diinduksi oleh Quantum Fluid Dynamics”. C. Oleh Lafarge dkk., 12 April 2021 Review Fisik X.
DOI: 10.1103 / FGRX.1.021011

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.