2006年1月6日
实验室方法开发制作和分析冷,集中的样本一个神秘的“软”分子被认为是丰富的只有在外层空间新数据披露,有助于解释分子的性质。
描述的进步,1月6日的问题欧洲杯线上买球克服一个几十年的挑战,是一个一步化学——解释反应发生在恒星云很冷,也许发展新的化学过程。本文结合实验由大卫·尼斯贝特和他的同事们JILA美国商务部的联合研究所国家标准与技术研究院(NIST)和科罗拉多大学博尔德分校与理论预测,由乔尔·鲍曼埃默里大学在亚特兰大,佐治亚州。,和安妮本人美国俄亥俄州立大学俄亥俄州哥伦布市。
大多数分子都有一个严格的三维(3 d)结构。这项新研究的主题是“使质子化”甲烷,它包含一个碳原子和五个氢原子,其中一个是电离去,只留下一个质子(有正电荷的粒子)。五个质子从分子周围的氢原子争夺4个键好像连续玩抢椅子的游戏。在这个过程中,经典的分子振动和转动以奇怪的方式变形一些3 d结构之间几乎相同的能量水平。(动画可以在http://www.nist.gov/public_affairs/images/floppy_animation.htm)。化学家们已经花了数十年时间想要解释为什么以及如何发生这种情况,一个直到最近似乎不可逾越的挑战。
质子化了的甲烷是一种所谓的“超级酸。”This class of molecule has been shown to be more than a million times more powerful than conventional acids and is more effective in inducing reactions that produce solvents and many other important industrial products.
许多理论已经出版的令人费解的行为带电分子(或离子),但实验必须做配离子的能量特征的物理运动,和这些数据很难收集和理解。特别是,科学家感兴趣的分子吸收不同波长的光红外(IR),它提供了线索核运动和化学键和结构。
JILA方法生成集中大量的离子在足够冷的温度下简化复杂的红外光谱,因此它可以分析。数据在细节和简单之间取得平衡,提供有用的信息,仍然具有挑战性,但比以往任何时候都更容易理解。这使科学论文的作者来匹配预测能源特定振动的变化和部分描述离子的结欧洲杯线上买球构和动力学。例如,他们可以关联一个强烈的光谱特性两个3 d之间的过渡与等价的能级结构。
之前发布的这个分子光谱要么过于低分辨率“看见”这个动作,或太热(因此太复杂)分析。
“实验提供了第一个jet-cooled、高分辨率光谱的高度流动的分子,”奈斯比特说,NIST研究员JILA实验小组负责人。“这是最受欢迎的首次亮相以来,红外光谱质谱仪在50年前这个分子。这个问题已经占领了许多职业;每一块有帮助。”
JILA的方法包括使甲烷气体在高温和压力,扩大成真空冷却分子10 K(-442华氏度)。然后冷分子文件通过一个开放只有1毫米宽,在“闪电”的冲击电流产生高浓度的高活性离子。大规模生产的关键是围绕分子有足够的电子使整个气体混合物中性,奈斯比特说。
为分析步骤,JILA科学家把红外激光照射到冷离子,并探测的光穿过。丢失的光,或少量被分子吸收,分析获得的吸收不同波长的模式。这项技术非常敏感,由于检测方法跟踪激光的吸收和操纵放电离子浓度水平最大化。
未来的和正在进行的研究将集中在离子的红外吸收特征匹配的旋转结构,包括立式圆筒形暴跌。“质子化了的甲烷仍然有一些它花样,”尼斯贝特警告说。
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