Vědci poprvé zaznamenali vznik nanoplazmatu  
Proces vzniku nanoplazmatu ve shluku atomů xenonu po zásahu pulzem rentgenového laseru na volných elektronech je nesmírně rychlý. K jeho záznamu bylo nutné použít jako sondu femtosekundový infračervený laser. Nakonec je z toho nová metoda pro zkoumání hmoty v nanoměřítku.
Nanoplazma. Kredit: Y. Kumagai/Tohoku University, via Physics.
Nanoplazma. Kredit: Y. Kumagai/Tohoku University, via Physics.

Mezinárodní výzkumný tým, který vedl Kiyoshi Ueda z japonské Univerzity Tohoku ve městě Sendai nedávno zaznamenal významný úspěch. Podařilo se jim poprvé zaznamenat zrození nanoplazmatu.

 

Nanoplazma, jak by bylo možné odvodit ze samotného jména, je plazma, které se vyskytuje v nanoměřítku. Fyzici už v předešlých studiích zaznamenali vznik nanoplazmatu, když pulz rentgenového laseru na volných elektronech (XFEL, z anglického x-ray free-electron laser) zasáhne hmotu v měřítku nanometrů. Dělali to v rámci výzkumu objektů v nanoměřítku, při němž se snažili dozvědět více o vlastnostech takových objektů. Zatím ale ještě nikdo nerozklíčoval proces vzniku nanoplazmatu ani jeho časový průběh. Nanoplazma totiž vzniká nesmírně rychle a je téměř nemožné to sledovat.

 

Kiyoshi Ueda. Kredit: American Physical Society.
Kiyoshi Ueda. Kredit: American Physical Society.

Ueda a jeho kolegové stvořili nanoplazma tak, že nejprve izolovali shluk asi 5 tisíc atomů xenonu ve vakuové komoře. Pak to do shluku napálili pulzem rentgenového laseru na volných elektronech, přičemž vzniklo nanoplazma. Aby ale mohli zaznamenat proces vzniku nanoplazmatu, tak to chtělo ještě druhý laserový pulz, tentokrát z blízce infračerveného laseru. Tímto laserem bušili do místa vzniku nanoplazmatu znovu a znovu, v časovém rozlišení femtosekund. Badatelé přitom zaznamenávali absorpci, kterou pulzy infračerveného laseru vyvolaly. Nakonec byli schopni sestavit video z jednotlivých femtosekundových snímků, které zachycuje vznik nanoplazmatu.

 

Tohoku University.
Tohoku University.

Když Ueda a spol. studovali vytvořené video, tak zjistili, že elektrony, které z atomů xenonu vyrazil laserový pulz, neopustily shluk atomů všechny najednou. Naproti tomu se ukázalo, že po 10 femtosekundách od zásahu laserovým pulzem velká část atomů absorbovala energii laseru, ale své elektrony si podržela. Jen málo atomů o své elektrony přišlo.

 

Potom došlo k interakci mezi uvolněnými elektrony a kladně nabitými ionty, které dohromady vytvořily nanoplazma. Následně došlo k velkému množství kolizí, jejichž výsledkem bylo sdílení energie mezi atomy. Vědci vůbec poprvé zaznamenali, že excitace, čili vybuzení atomů na vyšší energetickou hladinu, sehrála podstatnou roli v přesunu energie během tohoto procesu. Třešničkou na dortu průlomového pozorování je doporučení vědců, že jejich postup představuje cenný nástroj pro studium hmoty v nanoměřítku. 

Literatura
Phys.org 8. 8. 2018, Physical Review X 8: 031034.

Datum: 10.08.2018
Tisk článku

Úžasné chemické pokusy v kuchyni - Brown Cynthia Light
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 99 Kč
cena: 99 Kč
Úžasné chemické pokusy v kuchyni
Brown Cynthia Light
Související články:

Jak zkoumat nanostruktury DNA v reálném čase?     Autor: Stanislav Mihulka (16.02.2013)
Pozorování vzniku chemické vazby v přímém přenosu     Autor: Stanislav Mihulka (14.02.2015)
Jak zastavit elektrony? Chce to extrémně intenzivní laser     Autor: Stanislav Mihulka (10.02.2018)
Lasery by mohly milionkrát zrychlit polovodičové počítače     Autor: Stanislav Mihulka (17.05.2018)



Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace