Odkrycie wydajnego źródła niskoenergetycznych elektronów
Pary niskoenergetycznych elektronów rozpuszczone w wodzie lub ciekłym amoniaku są silnymi reduktorami, które wywołują skomplikowane reakcje redukcji. Niestety, z powodu promieniowania mogą również uszkadzać tkanki biologiczne. Wprawdzie istnieje wiele hipotez naukowych dotyczących solwatowanych dielektronów, jednak procesy związane z tymi cząsteczkami nie zostały jeszcze w pełni zbadane. Naukowcy wspierani częściowo przez finansowany przez UE projekt eDrop właśnie odkryli proces powstawania i rozpadu dielektronu solwatowanego. Dokonali tego w drodze eksperymentów przeprowadzonych na wiązce DESIRS w ośrodku synchrotronowym SOLEIL we Francji. Dzięki tym eksperymentom uczeni uzyskali bezpośrednie dowody wskazujące na to, że takie pary elektronów mogą powstawać w drodze wzbudzenia światłem ultrafioletowym (UV) w maleńkich kropelkach amoniaku zawierających pojedynczy atom sodu. Wyniki tych badań zostały opublikowane na łamach czasopisma naukowego „Science”. Naukowcom po raz pierwszy w historii udało się zaobserwować niezwykły proces, który zachodzi, gdy dielektrony powstają w wyniku wzbudzenia światłem UV w maleńkich kropelkach amoniaku zawierających atom sodu. Jak czytamy w komunikacie prasowym zamieszczonym w serwisie „EurekAlert!”, podczas tego procesu jeden z dwóch elektronów przemieszcza się do sąsiednich cząsteczek rozpuszczalnika, podczas gdy drugi elektron zostaje wyrzucony. „Zaskakujący jest fakt, że podobne procesy obserwowano wcześniej głównie po zastosowaniu znacznie wyższych energii wzbudzenia”, zauważa główny autor badania dr Sebastian Hartweg, który początkowo prowadził badania w ośrodku synchrotronowym SOLEIL, a obecnie jest pracownikiem Uniwersytetu Albrechta i Ludwika w niemieckim Fryburgu.
Niezwykły potencjał wyrzuconego elektronu
Badania naukowców skupiały się na drugim, wyrzuconym elektronie z uwagi na możliwości wykorzystania go w wielu obszarach zastosowań. Ponieważ ten elektron jest wytwarzany przy bardzo niskiej energii kinetycznej, jego ruch jest bardzo powolny. Co więcej, energia ta może być kontrolowana za pomocą promieniowania UV, które inicjuje cały proces. Solwatowane dielektrony mogą być zatem dobrym źródłem niskoenergetycznych elektronów, które mogą wywoływać wiele zróżnicowanych procesów chemicznych. Jak czytamy w komunikacie prasowym, mogą one uszkadzać tkankę biologiczną w wyniku promieniowania, jednak z drugiej strony, mogą być też stosowane w chemii syntetycznej jako skuteczne środki redukujące. Możliwość selektywnego wytwarzania powolnych elektronów o zmiennej energii toruje drogę do bardziej szczegółowych badań nad mechanizmami tych procesów chemicznych w przyszłości. Co więcej, energia dostarczana elektronom w sposób kontrolowany może być również wykorzystana do zwiększenia wydajności reakcji redukcji. „To niezwykle interesujące rozwiązanie z punktu widzenia przyszłych obszarów zastosowań”, stwierdza dr Hartweg. „Nasza praca stanowi ku temu podstawę i pomaga nieco lepiej zrozumieć egzotyczne i wciąż nieznane dielektrony solwatowane”. Instytucją koordynującą projekt eDrop (Droplet Photoelectron Imaging) jest szwajcarski publiczny uniwersytet badawczy ETH w Zurychu. Projekt dobiegnie końca w październiku 2024 roku. Więcej informacji: projekt eDrop
Słowa kluczowe
eDrop, dielektron, solwatowany, amoniak, elektron, niskoenergetyczny elektron
