یوشیوکیو میاماتو از موسسه تحقیقات نانوسیستم شبیه سازی انجام داده که نشان می‌دهد پالس لیزر بسیار کوتاه می‌تواند برانگیختگی الکترون‌ها را افزایش داده به‌طوری که حرکت مولکول‌های استیلن کپسوله شده در نانولوله کربنی صورت پذیرد. این پروژه با استفاده از شبیه‌ساز زمین در آژانس علوم و فناوری زمین و دریای ژاپن انجام شده است. این حرکت‌ها زمانی که مولکول‌های استیلن در فاز گازی هستند اتفاق نمی‌افتد.
|
یوشیوکیو میاماتو از موسسه تحقیقات نانوسیستم شبیه‌سازی انجام داده که نشان
می‌دهد پالس لیزر بسیار کوتاه می‌تواند برانگیختگی الکترون‌ها را افزایش
داده به‌طوری که حرکت مولکول‌های استیلن کپسوله شده در نانولوله کربنی صورت
پذیرد. این پروژه با استفاده از شبیه ساز زمین در آژانس علوم و فناوری زمین
و دریای ژاپن انجام شده است. این حرکت‌ها زمانی که مولکول‌های استیلن در
فاز گازی هستند اتفاق نمی‌افتد. این شبیه سازی نشان می‌دهد این برانگیختگی‌ها می‌تواند با پیکربندی فعالی در مولکول‌های استیلن وجود داشته باشد. از نتایج این پروژه می‌توان برای سنتز مواد شیمیایی جدید استفاده کرد که در آنها از لیزر و نانولوله کربنی استفاده می‌شود. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Pulse-induced nonequilibrium dynamics of acetylene inside carbon nanotube studied by an ab initio approach در نشریه Proceedings of the National Academy of Sciences USA به چاپ رسیده است. |
|
|
پیش از این آزمایشات نشان داده بود که می‌توان اتم‌های فلزی و مولکول‌های آلی را در
نانولوله کربنی کپسوله کرد. در این حالت نانولوله کربنی مانند یک لوله آزمایش عمل
می‌کند تا واکنش‌های فتوشیمیایی را درون آن انجام داد. محققان دریافته بودند که
پالس‌های لیزر کوتاه مدت می‌توان موجب برانگیختگی الکترونی شده و در نهایت ساختار
مولکول‌ها را به‌صورت غیرگرمایی تغییر دهد. همچنین مشخص شده بود که اگر مولکول‌های
واکنش دهنده درون نانولوله باشند تابش لیزر کاراتر خواهد بود. در این پژوهش رفتار نانولوله کربنی حاوی مولکول‌های واکنش دهنده، زمانی که در معرض برانگیختگی با لیزر باشند شبیه سازی شده است. پالس‌ها عمود بر محور نانولوله کربنی بوده که در شکل زیر نشان داده می‌شود. در این پژوهش دینامیک دیمر استیلن که توسط لیزر برانگیخته شده مورد بررسی قرار می‌گیرد. یکی از ویژگی‌های این تحقیق آن است که شکل پالس‌ها به‌صورتی است که عمود بر جهت میدان است و این روند برای مدت طولانی ادامه دارد این در حالی است که در شکل‌های سینوسی این جهت دائما تغییر می‌کند. دینامیک استیلن تحریک شده در فاز گازی که با همین نوع لیزر برانگیخته شده نیز در شکل آمده و مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد به‌دلیل اعمال لیزر اتم‌های هیدروژن در انتهای مولکول از آن جدا می‌شوند. اگر همین فرآیند روی دیمر استیلن انجام شود پیوند کربن-هیدروژن شروع به نوسان می‌کند و باز هم اتم‌های هیدروژن از آن جدا می‌شوند. اگر این فرایند درون نانولوله کربنی انجام شود جهت نوسان پیوند برخلاف حالتی است که واکنش در فاز گازی صورت گیرد. همچنین جدا شدن اتم‌های هیدروژن متوقف می‌گردد. |