அட்டோசெகண்ட் நிறமாலைமானியின் திறனை நீட்டித்தல் சாத்தியமாகுமா?

கடந்த சில தசாப்தங்கள் லேசர் அடிப்படையிலான தொழில்நுட்பங்கள் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைக் கண்டுள்ளன. இது அணு மற்றும் மூலக்கூறு இயற்பியலில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுத்தது. அல்ட்ராஷார்ட் லேசர் துடிப்புகளின் வளர்ச்சி இப்போது விஞ்ஞானிகள் மூலக்கூறுகளில் மின்னூட்ட இடமாற்றம் மற்றும் இரசாயன எதிர்வினைகளின் அடிப்படை படிகள் போன்ற மிக விரைவான நிகழ்வுகளைப் படிக்க அனுமதிக்கிறது. ஆனால் அதையும் தாண்டி, இதுபோன்ற செயல்முறைகளை அட்டோசெகண்ட் அளவுகோலில் கண்காணிக்கும் நமது திறன், தனிப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் இயக்கவியலை அவற்றின் இயல்பான காலக்கெடுவில் திசைதிருப்பவும் ஆய்வு செய்யவும் முடியும்.

வளர்ந்து வரும் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் தொழில்நுட்பங்களில் ஒன்று அட்டோசெகண்ட் டிரான்சியன்ட் உறிஞ்சுதல் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (ATAS-Attosecond transient absorption spectroscopy) ஆகும். இதனால் ஒரு மூலக்கூறின் குறிப்பிட்ட இடத்தில் எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தைக் கண்காணிக்க முடியும். இது ATAS இன் குறிப்பாக ஈர்க்கக்கூடிய அம்சமாகும், ஏனெனில் இது அணு அளவில் இடஞ்சார்ந்த தீர்மானத்துடன் மூலக்கூறு அமைப்பின் பரிணாம வளர்ச்சியைக் கண்டறிய அனுமதிக்கிறது.

நவீன லேசர்கள் வேதியியலை ஒளி-பொருள் தொடர்புகளின் ஆராயப்படாத களங்களுக்குள் தள்ள முடியும், அங்கு ATAS அளவீடுகளின் முடிவுகளை விளக்குவதில் கோட்பாட்டின் பங்கு முன்பை விட மிக முக்கியமானதாக இருக்கும். ஆனால் இதுவரை, ATAS க்குப் பின்னால் உள்ள கோட்பாடு அணு இயக்கம் இல்லாதபோது அல்லது மின்னணு ஒத்திசைவு இல்லாத நிலையில் அணுக்களுக்கு அல்லது மூலக்கூறுகளுக்கு மட்டுமே உருவாக்கப்பட்டது.

இப்போது, ​​EPFLஇன் தத்துவார்த்த இயற்பியல் வேதியியல் ஆய்வகத்தின் (LCPT- Laboratory of Theoretical Physical Chemistry) இயற்பியலாளர்கள் குழு ATAS கோட்பாட்டை மூலக்கூறுகளுக்கு விரிவுபடுத்தியுள்ளது. இதில் எலக்ட்ரான்-அணு இயக்கவியல் தொடர்புடைய முழு கணக்கு உள்ளது.

இந்த ஆய்வு, ஹைடெல்பெர்க் பல்கலைக்கழகத்தில் அலெக்சாண்டர் குலெஃப் உடன் இணைந்து, பிசிகல் ஆய்வு கடிதங்களில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

“மூலக்கூறுகளின் உறிஞ்சுதல் குறுக்குவெட்டுக்கான எளிய அரை-பகுப்பாய்வு வெளிப்பாட்டை நாங்கள் முன்வைக்கிறோம், இது அணு இயக்கம் மற்றும் அடிபயாடிக் அல்லாத இயக்கவியல் ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுகிறது மற்றும் இயற்பியல் ரீதியாக உள்ளுணர்வு சொற்களிலிருந்து உருவாக்கப்பட்டது,” என்கிறார் LCPT மற்றும் ஆய்வின் முன்னணி போஸ்ட்டாக் நிகோலாய் கோலுபெவ் நூலாசிரியர்.

ATAS கோட்பாட்டை விரிவாக்குவதன் மூலம், மூலக்கூறின் அணுசக்தி மறுசீரமைப்பால் ஏற்படும் எலக்ட்ரான் இயக்கத்தின் பின்தொடர்தல் சிதைவை “பார்க்க” இந்த நிறமாலைமானி நுட்பம் போதுமான தெளிவுத்திறனைக் கொண்டுள்ளது என்பதையும் விஞ்ஞானிகள் காட்டுகின்றனர்.

கோட்பாட்டை நடைமுறையில் வைத்து, குழு பாலிடோமிக் மூலக்கூறு புரோபியோலிக் அமிலத்தை ஒரு உதாரணமாக சோதித்தது. “புரோபியோலிக் அமிலத்தின் எக்ஸ்-ரே ATAS இன் உருவகப்படுத்துதல் உயர்-நிலை ஆரம்ப மின்னணு அமைப்பு முறைகளை திறமையான அரைப்புள்ளி அணு இயக்கவியலுடன் இணைப்பதன் மூலம் சாத்தியமானது” என்கிறார் LCPTயின் தலைவர் ஜிக் வான்செக். மூலக்கூறுகளில் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் கருக்களின் தொடர்புடைய இயக்கம் பற்றிய நமது அறிவை மேம்படுத்துவதன் மூலம், LCPT ஆராய்ச்சியாளர்களின் கண்டுபிடிப்புகள் பல்வேறு “அட்டோகெமிஸ்ட்ரி” நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்ள உதவும்.

References:

• Wang, K., Li, B., Tang, X., Xu, C., Lin, C. D., & Jin, C. (2021). Extended quantitative rescattering model for simulating high-order harmonic streaking spectra by synchronization of an intense IR laser and a time-delayed attosecond XUV pulse. Physical Review A, 104(3), 033102.
• Poullain, S. M., Kobayashi, Y., Chang, K. F., & Leone, S. R. (2021). Visualizing coherent vibrational motion in the molecular iodine B 3 Π 0+ u state using ultrafast XUV transient-absorption spectroscopy. Physical Review A, 104(2), 022817.
• Kleine, C., Ekimova, M., Winghart, M. O., Eckert, S., Reichel, O., Löchel, H., … & Rouzée, A. (2021). Highly efficient soft x-ray spectrometer for transient absorption spectroscopy with broadband table-top high harmonic sources. Structural Dynamics, 8(3), 034302.
• Rampur, A., Spangenberg, D. M., Sierro, B., Hänzi, P., Klimczak, M., & Heidt, A. M. (2021). Perspective on the next generation of ultra-low noise fiber supercontinuum sources and their emerging applications in spectroscopy, imaging, and ultrafast photonics. Applied physics letters, 118(24), 240504.