O processo oculto de transformação do íon é revelado. A equipe de pesquisa liderada por Heochul Lee (Professor de Química, KAIST) do Centro de Pesquisa em Dinâmica de Reação Avançada do Instituto de Ciências Básicas (IBS) monitorou o processo de formação e mudança de íons gasosos em tempo real. Neste processo, descobrimos que os íons formam produtos através de estágios até então desconhecidos, como o estado estrutural escuro.
Da vida real ao espaço, os íons desempenham um papel importante em todos os lugares. Desde as baterias de íon-lítio dos smartphones até a energia que ingerimos quando absorvida, a luz e a energia que vem do sol, etc., são todas resultado da atividade iônica.
No entanto, apesar da sua importância, poucas pesquisas foram feitas sobre as mudanças na estrutura e na forma dos íons. Isso ocorre porque as mudanças no tempo e no espaço são mais difíceis de observar experimentalmente para íons que se movem precisamente no nível de alguns angstroms (um bilionésimo de centímetro) em uma fração de segundo do que alguns picossegundos (um trilionésimo de segundo). Em particular, tem sido difícil observar a dinâmica dos íons em fase gasosa isolados do sistema circundante.
Em pesquisas anteriores, os pesquisadores identificaram o momento em que uma ligação molecular é quebrada (Science, 2005), o momento em que uma molécula nasce através de uma ligação química (Nature, 2015) e a estrutura molecular de todo o processo desde o início. para terminar. O fim da reação química (Nature, 2020) foi observado neste nível. Naquela época, pesquisas eram feitas com raios X, mas era necessário um experimento com maior sensibilidade para monitorar a dinâmica dos íons.
Assim, os pesquisadores usaram o equipamento Megaelectronvolt Ultrafast Electron Diffraction (MeV-UED), projetado para ver os movimentos mais rápidos e menores. Aqui, a “técnica de ionização multifótons aprimorada por ressonância” foi aplicada para gerar íons específicos em quantidades grandes o suficiente para serem observadas em experimentos.
No processo, também conseguimos capturar o comportamento único dos íons que difere das moléculas no estado neutro. Neste estudo, 1,3-dibromopropano (DBP, C3H6R2), observaram o processo de criação e mudança estrutural de cátions derivados de ) e descobriram pela primeira vez o fenômeno de íons positivos permanecerem em “estados estruturais escuros” nos quais nenhuma mudança estrutural ocorre após sua criação. Diz-se que o estado de escuridão estrutural durou cerca de 3,6 picossegundos. Após cerca de 15 picossegundos, o cátion DBP é convertido em um intermediário contendo o átomo de bromo (Br) fracamente ligado e, após 77 picossegundos, o átomo de bromo e finalmente o íon bromo (C) são separados.3H7R)+) foi formado.
O primeiro autor, Hu Jun, pesquisador convidado, disse: “Este estudo é importante por ser o primeiro a rastrear a dinâmica estrutural dos íons moleculares em tempo real. Uma vez que expandiu nossa compreensão dos íons gasosos, expandiu nossa compreensão dos produtos químicos. São esperados mecanismos de reação e mudanças nas propriedades dos materiais. “Os íons são altamente reativos e não existem há muito tempo, e é difícil sintetizar seletivamente apenas uma espécie, o que torna difícil observar mudanças estruturais ao longo do tempo”, disse o estudante pesquisador Kim. Do-young, primeiro autor. “A coisa real.” Ele acrescentou: “Os íons de gás gerados não indicam diretamente mudanças estruturais. Descobrimos que ele mantém uma certa forma e depois mostra mudanças radicais.”
O diretor Lee Hyo Cheol, que liderou a pesquisa, disse: “Esta pesquisa revelou os segredos ocultos dos íons, que são comuns, mas não revelados. Embora a ciência e a tecnologia tenham feito progressos notáveis, ainda existem segredos surpreendentes da matéria, um mundo que não sei e deve ser descoberto.” Os cientistas descobriram isso.” “Há muitos deles”, disse ele.
Os resultados da pesquisa foram publicados na versão online da revista acadêmica internacional “Nature” no dia 11 de janeiro às 01h00 (horário coreano).
Título do artigo: Captura de geração e transformações estruturais de íons moleculares
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