Femtochemie

Pump-Probe-Techniken

Femtochemie ist der Bereich von physikalische Chemie diese Studien chemische Reaktionen auf extrem kurzen Zeitskalen (ca. 10–15 Sekunden oder eins FemtosekundeDaher der Name), um den Akt von Atomen innerhalb von Molekülen (Reaktanten) zu untersuchen, die sich zu neuen Molekülen (Produkten) neu anordnen. In einer 1988er Ausgabe des Journals Wissenschaft, Ahmed Hassan Zewail veröffentlichte erstmals einen Artikel mit diesem Begriff mit der Aufschrift "Echtzeit-Femtochemie, dh Chemie über die Femtosekundenzeit ...".[1] Später im Jahr 1999 erhielt Zewail die Nobelpreis für Chemie Für seine wegweisende Arbeit in diesem Bereich zeigt es, dass es möglich ist zu sehen, wie sich Atome in einem Molekül während einer chemischen Reaktion mit Blitzen von bewegt Laser- hell.[2]

Die Anwendung der Femtochemie in biologischen Studien hat auch dazu beigetragen, die Konformationsdynamik von zu erläutern Stammschleife RNA -Strukturen.[3][4]

Viele Veröffentlichungen haben die Möglichkeit erörtert, chemische Reaktionen mit dieser Methode zu kontrollieren.[Klarstellung erforderlich] Dies bleibt jedoch umstritten.[5] Die Schritte in einigen Reaktionen treten in der Femtosekundenzeit und manchmal in Attosekunde Zeiträume,[6] und wird manchmal bilden Zwischenprodukte. Diese Reaktionsintermediate können nicht immer durch Beobachtung der Start- und Endprodukte abgeleitet werden.

Pump -Probe -Spektroskopie

Der einfachste Ansatz und immer noch eine der häufigsten Techniken ist als Pumpe -Probe bekannt Spektroskopie. Bei dieser Methode werden zwei oder mehr optische Impulse mit variabler Zeitverzögerung zwischen ihnen verwendet, um die Prozesse während einer chemischen Reaktion zu untersuchen. Der erste Impuls (Pumpe) initiiert die Reaktion, indem er eine Bindung brechen oder einen der Reaktanten aufregt. Der zweite Impuls (Sonde) wird dann verwendet, um den Fortschritt der Reaktion einen bestimmten Zeitraum nach der Initiierung zu befragen. Im Laufe der Reaktion ändert sich die Reaktion des Reaktionssystems auf den Sondenimpuls. Durch kontinuierliches Scannen der Zeitverzögerung zwischen Pumpen- und Sondenimpulsen und Beobachtung der Reaktion können die Arbeitnehmer den Fortschritt der Reaktion als Funktion der Zeit rekonstruieren.

Beispiele

Brom -Dissoziation

Die Femtochemie wurde verwendet, um die zeitaufgelösten elektronischen Phasen von zu zeigen Brom Dissoziation.[7] Bei einem 400 nm Laserimpuls dissoziierten Elektronen lokalisieren sich die Elektronen nach 140 fs vollständig auf einzelnen Atomen, wobei die BR -Atome nach 160 fs um 6,0 Å getrennt sind.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Zewail, A. H. (1988-12-23). "Laser -Femtochemie". Wissenschaft. 242 (4886): 1645–1653. Bibcode:1988sci ... 242.1645z. doi:10.1126/science.242.4886.1645. ISSN 0036-8075. PMID 17730575. S2CID 220103588.
  2. ^ Der Nobelpreis für Chemie von 1999, Artikel auf nobelprize.org
  3. ^ Kadakkuzha, B. M.; Zhao, L.; Xia, T. (2009). "Konformationsverteilung und ultraschnelle Basisdynamik von Leadzym". Biochemie. 48 (22): 3807–3809. doi:10.1021/bi900256q. PMID 19301929.
  4. ^ Lu, Jia; Kadakkuzha, Beena M.; Zhao, Liang; et al. (2011). "Dynamisches Ensemble-Sicht auf die Konformationslandschaft von HIV-1-TAR-RNA und allosterischer Erkennung". Biochemie. 50 (22): 5042–5057. doi:10.1021/bi200495d. PMID 21553929.
  5. ^ "Femtochemie: Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft". A. H. Zewail, Reine Appl. Chem., Vol. 72, Nr. 12, S. 2219–2231, 2000.
  6. ^ Kling, Matthias F.; Vraking, Marc J. J. (1. Mai 2008). "Attosekunden -Elektronendynamik". Jährliche Überprüfung der physikalischen Chemie. 59 (1): 463–492. Bibcode:2008ArPC ... 59..463K. doi:10.1146/annurev.physchem.59.032607.093532. PMID 18031218.
  7. ^ Li, Wen; et al. (23. November 2010). "Visualisierung der Elektronenumlagerung im Weltraum und Timerierung des Übergangs von einem Molekül zu Atomen". PNAs. 107 (47): 20219–20222. Bibcode:2010pnas..10720219l. doi:10.1073/pnas.1014723107. PMC 2996685. PMID 21059945.

Weitere Lektüre

Andrew M. Weiner (2009). Ultrafaste Optik. Wiley. ISBN 978-0-471-41539-8.

Externe Links