• Home
  • Chimica
  • Astronomia
  • Energia
  • Natura
  • Biologia
  • Fisica
  • Elettronica
  •  Science >> Scienza >  >> Chimica
    Solvatazione atomo per atomo registrata per la prima volta
    a , Il punto di partenza per le misurazioni:una nanogoccia di He drogata con un atomo di Xe all'interno e un atomo di Na sulla superficie. b , La gocciolina di He immediatamente dopo l'impulso della pompa al femtosecondo, che arriva al tempo t  = 0, ha creato un Na + ione mediante ionizzazione dell'atomo di Na, e quindi avviato il processo di solvatazione ionica. c , Gli atomi di He sono attratti dal Na + ione e si legano gradualmente. d , L'impulso della sonda ionizza l'atomo di Xe al tempo t . e , La forza elettrostatica repulsiva tra Xe + e Na + porta all'espulsione di quest'ultimo dalla gocciolina insieme al numero di atomi di He che si sono legati a Na + . Qui N  = 7 viene utilizzato come esempio. e , Ci sono due esiti alternativi del sistema:il Na + Lui7 il complesso ha un'energia interna sufficientemente bassa da rimanere legato (a sinistra) o al Na + Lui7 Il complesso ha così tanta energia interna che perde un atomo di He dopo aver lasciato la gocciolina (a destra). Il risultante Na + Lui7 o Na + Lui6 complesso è diretto a un rivelatore e fornisce informazioni sul grado di solvatazione al tempo t . Credito:Natura (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06593-5

    Un team di chimici e fisici dell’Università di Aarhus, in Danimarca, in collaborazione con un collega dell’Universitat de Barcelona, ​​in Spagna, ha registrato per la prima volta la solvatazione atomo per atomo. Nel loro studio, pubblicato sulla rivista Nature , il gruppo ha progettato un processo per manipolare gli atomi di sodio e xeno con una gocciolina di elio a temperature molto fredde per catturare quelle che descrivono come istantanee del processo di solvatazione nel tempo. Combinati, questi producono un film che descrive l'azione. Un briefing di ricerca sul lavoro è stato pubblicato nello stesso numero della rivista.



    La solvatazione è la dissoluzione di un soluto in un solvente, ad esempio quando il sale si dissolve in acqua. L'azione non si ferma solo perché il soluto si è dissolto; invece, i solventi continuano a interagire con il materiale che è stato disciolto.

    Ricerche precedenti hanno dimostrato che tali interazioni possono essere piuttosto complicate, motivo per cui i chimici vogliono saperne di più su ciò che accade. Un modo per scoprirlo sarebbe filmare l'azione e riprodurla come un film. Questo semplice concetto, tuttavia, si è rivelato eccezionalmente difficile, così difficile che è stato realizzato solo di recente dal team in Danimarca.

    Per realizzare la loro impresa, i ricercatori hanno iniziato intrappolando un singolo atomo di xeno all’interno di una goccia di elio liquido raffreddato a -255°C e quindi aggiungendo un singolo atomo di sodio sul bordo esterno della goccia. Hanno sparato un breve impulso da un laser all'atomo di sodio per convertirlo in uno ione carico positivamente, innescando la solvatazione:gli atomi di elio hanno iniziato ad attaccarsi allo ione di sodio.

    Simulazione TDDFT del Na + processo di solvatazione ionica. Video a sinistra:evoluzione temporale della densità dell'He in un piano di simmetria. Il punto rosso rappresenta il Na + ione. Video a destra:la linea nera continua mostra il profilo di densità delle goccioline con media sferica attorno allo ione (asse verticale sinistro). La linea rossa tratteggiata mostra il numero di atomi di He in funzione della distanza dallo ione (asse verticale destro). Credito:Natura (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06593-5

    Il team ha quindi sparato un altro impulso laser, questa volta sull’atomo di xeno, trasformandolo in uno ione carico positivamente. I due ioni si respingevano a tal punto che lo ione sodio, con i suoi atomi di elio attaccati, veniva espulso dalla gocciolina e su un rilevatore, che consentiva di catturare un'istantanea di ciò che stava accadendo.

    I ricercatori hanno quindi ripetuto il processo, aspettando ogni volta più tempo per attivare il secondo impulso. Sono stati in grado di creare quelle che descrivono come istantanee progressive dell'azione. Quindi, una volta ottenute più istantanee sequenziali, le hanno unite insieme per creare un filmato che descrivesse il processo di risoluzione in azione.

    Ulteriori informazioni: Simon H. Albrechtsen et al, Osservazione delle fasi primarie della solvatazione ionica nelle goccioline di elio, Natura (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06593-5

    Le goccioline di elio aiutano a visualizzare l'inizio della solvatazione ionica, Natura (2023). DOI:10.1038/d41586-023-02950-6

    Informazioni sul giornale: Natura

    © 2023 Rete Scienza X




    © Scienza https://it.scienceaq.com