ஃபோட்டோ எமிஷன் ஆர்பிட்டல் டோமோகிராபி மூலம் சிக்மா ஆர்பிட்டல்களைக் கண்டறிதல்

ஜெர்மனி மற்றும் ஆஸ்திரியாவில் உள்ள பல நிறுவனங்களுடன் இணைந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, σ சுற்றுப்பாதைகளைக் கண்டறிய ஃபோட்டோ எமிஷன் ஆர்பிடல் டோமோகிராஃபியைப் பயன்படுத்த முடியும் என்று தெரிவிக்கிறது. சயின்ஸ் அட்வான்சஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், குழுவானது σ ஆர்பிட்டால்களைக் காணக்கூடிய வகையில் ஃபோட்டோமிஷன் ஆர்பிட்டால் டோமோகிராஃபியின் ஒரு அம்சத்தை மாற்றியமைப்பதை விவரிக்கிறது.

பல ஆண்டுகளாக, வேதியியலாளர்கள் மற்றும் இயற்பியலாளர்கள் அணுக்கருக்களைச் சுற்றி இருக்கும் கோளத்தை வரைபடமாக்குவதில் பணியாற்றி வருகின்றனர். அத்தகைய கோளங்களுக்குள், எந்த நேரத்திலும் எலக்ட்ரான்கள் இருக்கக்கூடிய σ அல்லது π பகுதிகளை வரையறுக்கும் ஷெல்கள் உள்ளன.

பல ஆண்டுகளாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் அணுக்களின் கட்டமைப்பை, குறிப்பாக கொடுக்கப்பட்ட எலக்ட்ரானின் ஆற்றலின் ஆழத்தை நன்கு புரிந்துகொள்ள ஸ்கேனிங் டன்னலிங் நுண்ணோக்கிகளைப் பயன்படுத்தினர். அணுகுமுறை ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான ஓடுகளுக்கு மட்டுமே பெரும்பாலும் π சுற்றுப்பாதைகளில் வேலை செய்யும். இதன் காரணமாக, ஷெல்களைப் படிக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் வேறு வழிகளைத் தேடினர்.

2009 ஆம் ஆண்டில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு ஃபோட்டோ எமிஷன் ஆர்பிட்டல் டோமோகிராபி என்ற புதிய அணுகுமுறையை உருவாக்கியது. இது ஒரு மேற்பரப்பில் புற ஊதா ஒளியை பிரகாசிப்பதோடு, ஒளிமின்னழுத்த விளைவு காரணமாக வெளியேற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல்களை (மற்றும் கோணங்களை) அளவிடுவதை உள்ளடக்கியது. π சுற்றுப்பாதைகளை வரைபடமாக்க இந்த நுட்பம் பயன்படுத்தப்பட்டது, ஆனால் σ சுற்றுப்பாதைகளை வரைபடமாக்க அதைப் பயன்படுத்த முயற்சிக்கும்போது சிக்கல்கள் எழுந்தன. இருப்பினும், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இது வேலை செய்யும் என்று நம்பினர், அவர்கள் அதை கணித ரீதியாக நிரூபிக்க ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தனர். இந்த புதிய முயற்சியில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் முந்தைய சிக்கல்களைத் தவிர்ப்பதற்கு ஒரு வழியைக் கண்டுபிடித்தனர், இது σ சுற்றுப்பாதைகளுடன் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது.

புதிய முயற்சியில் பயன்படுத்தப்பட்ட அணுகுமுறை சின்க்ரோட்ரான் கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. இது ஃபோட்டோ எமிஷன் ஆர்பிட்டல் டோமோகிராபி செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றல் வரம்பை விரிவுபடுத்தியது. ஆனால் அத்தகைய ஆற்றல் மூலத்தைச் சேர்ப்பது மற்றொரு சிக்கலை உருவாக்கியது: முடிவுகளை எவ்வாறு அளவிடுவது. அந்தச் சிக்கலைத் தீர்க்க, குழுவானது ஒரு தனிப்பயன் நிரலை உருவாக்கியது, அது டோமோகிராஃபி செயல்முறையிலிருந்து தரவை பகுப்பாய்வு செய்தது மற்றும் σ சுற்றுப்பாதைகளின் விரிவான பகுப்பாய்வை வழங்கியது. ஸ்பெக்ட்ரா கணிப்புகளுக்கு நெருக்கமாக இருப்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர், மேலும் முடிவுகள் மேற்பரப்பு வேதியியல் அறிவியலில் தீர்க்கப்படாத சிக்கல்களுக்கும் பதிலளித்தன. அவர்கள் அடுத்த முறை தங்கள் முறையை உண்மையான நேரத்தில் பயன்படுத்த முடியுமா என்று பார்க்க திட்டமிட்டுள்ளனர்.

References:

• Haags, A., Yang, X., Egger, L., Brandstetter, D., Kirschner, H., Bocquet, F. C., & Tautz, F. S. (2022). Momentum space imaging of σ orbitals for chemical analysis. Science Advances, 8(29), eabn0819.
• Offenbacher, H., Lüftner, D., Ules, T., Reinisch, E. M., Koller, G., Puschnig, P., & Ramsey, M. G. (2015). Orbital tomography: Molecular band maps, momentum maps and the imaging of real space orbitals of adsorbed molecules. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 204, 92-101.
• Ru, B., Hart, C. A., Mabbs, R., Gozem, S., Krylov, A. I., & Sanov, A. (2022). Dipole Effects in the Photoelectron Angular Distributions of the Sulfur Monoxide Anion.
• Plekan, O., Grazioli, C., Coreno, M., Di Fraia, M., Prince, K. C., Richter, R., & Ponzi, A. (2022). Investigation of quinoline derivatives by photoemission spectroscopy and theoretical calculations. Chemical Physics, 111657.