fr.chemi3t
08-08-2012, 02:22 PM
يوشيوکيو مياماتو از موسسه تحقيقات نانوسيستم شبيه‌سازي انجام داده که نشان مي‌دهد پالس ليزر بسيار کوتاه مي‌تواند برانگيختگي الکترون‌ها را افزايش داده به‌طوري که حرکت مولکول‌هاي استيلن کپسوله شده در نانولوله کربني صورت پذيرد. اين پروژه با استفاده از شبيه ساز زمين در آژانس علوم و فناوري زمين و درياي ژاپن انجام شده است. اين حرکت‌ها زماني که مولکول‌هاي استيلن در فاز گازي هستند اتفاق نمي‌افتد.
اين شبيه سازي نشان مي‌دهد اين برانگيختگي‌ها مي‌تواند با پيکربندي فعالي در مولکول‌هاي استيلن وجود داشته باشد. از نتايج اين پروژه مي‌توان براي سنتز مواد شيميايي جديد استفاده کرد که در آنها از ليزر و نانولوله کربني استفاده مي‌شود. نتايج اين پروژه در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Pulse-induced nonequilibrium dynamics of acetylene inside carbon nanotube studied by an ab initio approach (http://dx.doi.org/doi:10.1073/pnas.1204388109) در نشريه Proceedings of the National Academy of Sciences USA به چاپ رسيده است.
http://pnu-club.com/imported/mising.jpg
پيش از اين آزمايشات نشان داده بود که مي‌توان اتم‌هاي فلزي و مولکول‌هاي آلي را در نانولوله کربني کپسوله کرد. در اين حالت نانولوله کربني مانند يک لوله آزمايش عمل مي‌کند تا واکنش‌هاي فتوشيميايي را درون آن انجام داد. محققان دريافته بودند که پالس‌هاي ليزر کوتاه مدت مي‌توان موجب برانگيختگي الکتروني شده و در نهايت ساختار مولکول‌ها را به‌صورت غيرگرمايي تغيير دهد. همچنين مشخص شده بود که اگر مولکول‌هاي واکنش دهنده درون نانولوله باشند تابش ليزر کاراتر خواهد بود.
در اين پژوهش رفتار نانولوله کربني حاوي مولکول‌هاي واکنش دهنده، زماني که در معرض برانگيختگي با ليزر باشند شبيه سازي شده است. پالس‌ها عمود بر محور نانولوله کربني بوده که در شکل زير نشان داده مي‌شود. در اين پژوهش ديناميک ديمر استيلن که توسط ليزر برانگيخته شده مورد بررسي قرار مي‌گيرد. يکي از ويژگي‌هاي اين تحقيق آن است که شکل پالس‌ها به‌صورتي است که عمود بر جهت ميدان است و اين روند براي مدت طولاني ادامه دارد اين در حالي است که در شکل‌هاي سينوسي اين جهت دائما تغيير مي‌کند.
ديناميک استيلن تحريک شده در فاز گازي که با همين نوع ليزر برانگيخته شده نيز در شکل آمده و مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد به‌دليل اعمال ليزر اتم‌هاي هيدروژن در انتهاي مولکول از آن جدا مي‌شوند. اگر همين فرآيند روي ديمر استيلن انجام شود پيوند کربن-هيدروژن شروع به نوسان مي‌کند و باز هم اتم‌هاي هيدروژن از آن جدا مي‌شوند. اگر اين فرايند درون نانولوله کربني انجام شود جهت نوسان پيوند برخلاف حالتي است که واکنش در فاز گازي صورت گيرد. همچنين جدا شدن اتم‌هاي هيدروژن متوقف مي‌گردد.
اين شبيه سازي نشان مي‌دهد اين برانگيختگي‌ها مي‌تواند با پيکربندي فعالي در مولکول‌هاي استيلن وجود داشته باشد. از نتايج اين پروژه مي‌توان براي سنتز مواد شيميايي جديد استفاده کرد که در آنها از ليزر و نانولوله کربني استفاده مي‌شود. نتايج اين پروژه در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Pulse-induced nonequilibrium dynamics of acetylene inside carbon nanotube studied by an ab initio approach (http://dx.doi.org/doi:10.1073/pnas.1204388109) در نشريه Proceedings of the National Academy of Sciences USA به چاپ رسيده است.
http://pnu-club.com/imported/mising.jpg
پيش از اين آزمايشات نشان داده بود که مي‌توان اتم‌هاي فلزي و مولکول‌هاي آلي را در نانولوله کربني کپسوله کرد. در اين حالت نانولوله کربني مانند يک لوله آزمايش عمل مي‌کند تا واکنش‌هاي فتوشيميايي را درون آن انجام داد. محققان دريافته بودند که پالس‌هاي ليزر کوتاه مدت مي‌توان موجب برانگيختگي الکتروني شده و در نهايت ساختار مولکول‌ها را به‌صورت غيرگرمايي تغيير دهد. همچنين مشخص شده بود که اگر مولکول‌هاي واکنش دهنده درون نانولوله باشند تابش ليزر کاراتر خواهد بود.
در اين پژوهش رفتار نانولوله کربني حاوي مولکول‌هاي واکنش دهنده، زماني که در معرض برانگيختگي با ليزر باشند شبيه سازي شده است. پالس‌ها عمود بر محور نانولوله کربني بوده که در شکل زير نشان داده مي‌شود. در اين پژوهش ديناميک ديمر استيلن که توسط ليزر برانگيخته شده مورد بررسي قرار مي‌گيرد. يکي از ويژگي‌هاي اين تحقيق آن است که شکل پالس‌ها به‌صورتي است که عمود بر جهت ميدان است و اين روند براي مدت طولاني ادامه دارد اين در حالي است که در شکل‌هاي سينوسي اين جهت دائما تغيير مي‌کند.
ديناميک استيلن تحريک شده در فاز گازي که با همين نوع ليزر برانگيخته شده نيز در شکل آمده و مورد مقايسه قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد به‌دليل اعمال ليزر اتم‌هاي هيدروژن در انتهاي مولکول از آن جدا مي‌شوند. اگر همين فرآيند روي ديمر استيلن انجام شود پيوند کربن-هيدروژن شروع به نوسان مي‌کند و باز هم اتم‌هاي هيدروژن از آن جدا مي‌شوند. اگر اين فرايند درون نانولوله کربني انجام شود جهت نوسان پيوند برخلاف حالتي است که واکنش در فاز گازي صورت گيرد. همچنين جدا شدن اتم‌هاي هيدروژن متوقف مي‌گردد.