fbpx
Wikipedia

Molekulyar dinamika

September 11, 2021

Molekulyar dinamika

Femtokimya–kimyəvi reaksiyaları femtosaniyə vaxt diapa-zonunda (10–15 – 10–12 s) öyrənən elmdir “Femto” sözönu femten (“on beş”) sözunun kökündən yaranmışdır. Atom və molekullar üçün zaman şkalası vahidi femto-saniyədir (fs). Bu saniyənin milyardda birinin milyonda bir hissəsidir, yəni on üstü on beşə bölünmüş bir saniyədir (1 fs=10–15 saniyə). Bir saniyə ərzində işıq 300 min kilometr –Yerdən Aya qədər olan məsafəyə bərabər məsafə qət edir; bir femtosaniyədə işıq 300 nanometr (0,0000003 metr) məsafəni - bakteriyanın ölçüsü, insan tükü yoğunluğunun kiçicik bir hissəsi ilə müqayisə oluna bilən uzunluqda məsafə ke¬çir. Yalnız femtosaniyə zaman şkalasında atomların hərəkəti lazımınca görünən olur. Saniyədən fərqli digər vaxt ölçüləri də mövcuddur: atto¬saniyə (10–18s), pikosaniyə (10–12s), nanosaniyə (10–9s), mikrosaniyə (10–6s), millisaniyə (10–3 s). “Atto” skandinav sözü “on səkkiz”dən, “piko” ispanca “kiçik”, “nano” və “mikro” yunanca “cırtdan” və “kiçik”, “milli” latınca “min” sözündən yaranmışdır. Femtokimya elmi istiqamətinin banisi Misir mənşəli ABŞ fiziki Əhməd Zevayldır. O, 1999-cu ildə “Kimyəvi reaksiyaların real vaxt miqyasında femtasaniyə spektroskopiyası ilə tədqiqatlarına” görə Nobel mükafatına layiq görülmüşdür. Ali İslam dəyərlərinə malik dahi alim 2011-ci ildə Bakı Beynəlxalq Humanitar Forumunda iştirak etmiş, Prezident İlham Əliyev tərəfindən qəbul oluinmuş, AMEA və BDU-da görüşlər keçirmişdir. Zevayl atomların keçid halında yerdəyişmələrini, reagentlərdən məhsulların alınmasını birbaşa müşahidə etməyə imkan verən parlaq eksperimental texnika hazırlamışdır. Bu texnikada femtosaniyə lazer impulsları ilə zondlaşdırılır. Birinci impuls katoda yönəldilərək elektron dəstinin fotoemissiyası yaradılır və güclü elektrik sahəsi ilə sürətləndirilir. İkinci femtosaniyə impulsu molekul dəstinə yönəldilir. Bu impuls dalğa paketini, reaksiyanın keçid halını törədir. Daha sonrabirinci impulsla yaradılmış və sürətlənmış elektronların keçid halı atomlarında difraksiyası baş verir və elektronların səpilməsi ilə keçid halının həndəsi forması (atomlararası məsafə və bucaqlar) yaranır. Birinci və ikinci impuls arasaındakı vaxt intervalını dəyişməklə istənilən anda reaksiyaya girən sistem üçün reagentlər vadisindən (çökəkliyindən) məhsul vadisinə gedən yolda keçid halının həndəsi formasını zondlaşdırmaq olar. Beləliklə, kimyəvi dinamikanın müasir metodları atomların yerdəyişməsini femtosaniyə miqyasında zond-laşdırmağa imkan verir; bu zaman keçid halının həm energetik, həm də məkan parametrləri aşkarlanır. Femtosaniyə lazer impulsları reaksiyaya girən molekulları bir neçə, hətta çoxlu miqdarda rəqsi hala həyəcanladıra bilirlər.

Kimyəvi reaksiya bir hadisə kimi

Kimyəvi reaksiya, reagentlərin molekullarının məhsul mole-kullarına çevrilməsi, atomların yenidən qruplaşması və onların elektron konfiqurasiyasının transformasiyasından ibarət olub, kimyanın ürəyi–kimyanın əsas hadisəsidir. Bu hadısə reaksiyaya girən sistemin potensial enerjisinin səthində, sistem ilkin maddələr vadisindən aşırımı keçərək məhsullar vadisinə daxil olduqda baş verir. Keçid (aşırım) enerjisinin reagentlər vadisinin səviyyəsindən fərqi kimyəvi reaksiyanın aktivləşmə enerjisidir, reaksiyaya girən atomların aşırımın zirvəsindəki quruluşu (qarşılıqlı yerləşməsi) isə reaksiyanın keçid halıdır. Lazer texnologiyasının kimyəvi tədqiqatlarda istifadəsi kimyanın inkişafında böyük rol oynamışdır. 10–15-10–14s (1-10 femto-saniyə) müddətli ultraqısa lazer impulslarının yaradılması və aşkarlanması (dedektə olunması) texnikası hazırlanmışdır. Bu impulsların müddəti atomların molekuldakı rəqs periodlarından xeyli kiçikdir.Qısa və gücü tənzimlənən təkrar olunan zondlayıcı impulslarla atomların ilkin maddələr vadisindən aşırımı keçərək məhsullar vadisinə hərəkətini fasiləsiz monitorinq etmək mümükündür. Enerji səthinin nümunəsi şəkil 2.1.1-də verilmişdir: Br+J2 →BrJ+J reaksiyasının müddəti cəmi 17,6 pikosaniyədir. Beləliklə, kimyəvi reaksiya– atomların ilkin maddələr vadisindən aşırımı keçərək məhsullar vadisinə keçidi bu qədər davam edir. Reaksiyaya girən sistemin keçiddə (aşırımda) və onun ətrafında zamandan asılı olaraq davranışını öyrənən elm – kimyəvi dinamika adlanır. Kimyəvi reaksiyaların zamandan asılılığını öyrənən kimyəvi kinetikadan fərqli olaraq kimyəvi dinamika hadisənin özunun, yəni kimyəvi çevrilmənin vaxtını ölçür, reagentlərin məhsula çevrilmə anında atomların hərəkətini izləyir. Kimyəvi dinamika reaksiyanın istiqamətini idarə etməyə və istədiymiz xassəli maddəni yüksək çıxımla almağa imkan verir.

Kimyəvi dinamika

Kimyəvi dinamika elementar reaksiyaları öyrənir. Əsas məqsədi femto- və pikosaniyə zaman miqyasında keçid halında molekulların strukturunu müəyyən etmək, əmələgəlmə və parça¬lan¬ma hadisələrinin dinamikasını izləməkdir. Ümumiləşdirici məqaləsində kimyəvi reaksiyaların femto-saniyə dinamikasına iki yanaşma təhlil edilmişdir: kvant və kinetik.

Kimyəvi dinamikada kvant yanaşma

Kimyəvi reaksiyanın ən sadə modelinə görə atomlar məkanda Nyuton qanunlarına tabe olaraq molekuldaxili qüvvələrin təsiri altında hərəkət edən bərk şarllar kimi təsəvvür edilir. Hərəkət zamanı atom nüvələrinin koordinatları ilə yanaşı onların qarşılıqlı təsir qüvvəsi də dəyişdiyindən kimyəvi reaksiyalar (n+1) məkanda təsəvvür edilir; n-məkan koordinatları nüvələrarası məsafəni və rabitələr arasındakı bucaqları, bir koordinat isə nüvələrin potensialenerjisini ifadə edir. Potensial enerjilər səthindəki minimumlar nüvələrin davamlı konfiqurasiyalarına–reagent və məhsullara, maksimum və yəhərvari hissələr isə reagentlərdən məhsullara keçid halına uyğundur. Kimyəvi reaksiayaya reaksiya gedən sistemin potensial enerji səthində hərəkəti kimi baxmaq olar. Femtosaniyə eksperimentlərinin ciddi nəzəri təsviri proseslərin zamandan asılılığını nəzərdə tutan kvant dinamikasına əsaslanır. Kvant dinamikasında molekulların kimyəvi enerji prosesləri, atom nüvələrinin koordinatı (x) və zamandan (t) asılı olan Ψ(x,t) dalğa funksiyası ilə ifadə olunur. Bu funksiya Şredingerin zamandan asılı tənliyinin tələblərini ödəyir, onun kvadratının modulu |Ψ(x,t)|2 isə atom nüvələrinin koordinatlara görə paylanma funksiyasını verir. Dalğa funksiyasınin zamandan asılı xassələri onun Ψ(x,0) ilkin halı və potensial enerji səthinin görünüşü ilə müəyyən olunur. Fotokimyəvi reaksiyaları başlayan ultraqısa işıq impulsları molekullarda xüsusı növ həyəcanlanma halı yaradırlar. Bu hallar rəqsi dalğa paketləri ilə təsvir olunur. Femtosaniyə lazer impulslarının xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, onlar sistemdə dərhal bir neçə və daha çox rəqsi hal doğura bilirlər. İmpulsun müddəti ∆t və energetik eni ∆E “enerji–zaman” qeyri-müəyyənlik ifadəsi ilə əlaqəlidirlər: ∆E•∆t ~ ћ, Burada ћ–Plank sabitidir. İmpuls nə qədər qısadırsa, daha çox həyəcanlanma halı enerji diapazonuna malik olur. Məsələn 50 fs müddətli impuls 2•10–21C enerji enliyinə, və ya adi spektroskopik vahidlərlə 700 sm–1 qiymətinə malikdir. Belə impulsda enerji diapazonu 1-2 molekulunun 5-6 rəqs halını əhatə edir (qonşu halların enerji fərqi 125 sm–1 -dir), Na2 molekulunun isə 10-11 rəqs halını (enerji fərqi 69 sm–1 -dir) əhatə edir. İşıq impulsunun təsirindən sonra sistem müxtəlif ehtimallarla ∆E enerji intervalına daxil olan hər hansı bir halda ola bilər.Ehtimal sıxlığının maksimumu, funksiyanın modulu Ψ(x,t)2, vaxtdan asılı olaraq məkanda yerini dəyişir. Nəzəriyyəçilər “dalğa paketinin hərəkəti” dedikdə ehtimal sıxlığının zamandan asılılığını nəzərdə tuturlar. Funksiya molekullarda törədilən rəqsi dalğa paketlərinin bütün müxtəlifliklərini ifadə edir. En enerji səviyyələri və Ψn(x) dalğa funksiyaları yalnız molekul quruluşu ilə verilir, çəki əmsalı cn isə işıq impulsunun parametrləri–dalğanın müddəti və uzunluğundan asılıdır. Sonuncu hal, dalğa paketinin impulsun xassələrindən asılılığı, molekulyar sistemlərin dinamikasını idarə etməyə imkan verir. Femtosaniyə impulslarının molekullara təsirindən yaranan ilkin rəqsi dalğa paketləri, bir qayda olaraq, məkanda kəskin lokallaşır, beləki nüvələr arasında məsafəoptiki həyəcanlanmada dəyişmir. Həyəcanlandırıcı işıq impulsu başa çatdıqdan sonra molekulda qeyri-stasionar hal formalaşır və dalğa paketi molekulun güc sahəsinin təsiri ilə dəyişir. Dalğa paketinin transformasiyası onu potensial enerji səthində for¬ma dəyişməsi ilə irəli hərəkəti kimi görünür. Kimyəvi reaksiyada dalğa paketi necə hərəkət edir? Bu potensial enerji səthinin növündən asılıdır. Əgər paketin enerjisi böyük məsafələrdə potensial enerjinidən çoxdursa, nüvələr arasında məsafə hüdudsuz artaraq molekulunu parçalanmasına gətirib çıxarır– fotodissosiasiya baş verir, məsələn ICN → I + CN. Belə hərəkət infinitiv–sonzuz adlanır. Dalğa paketi öz hərəkətində elə bir sahəyə çatırsa ki, bu sahənin enerjisi molekulun enerjisindən çoxdur, onda hərəkətin istiqaməti əksinə dəyişir–paket sanki potensial enerji səthindən dəf olunur. Belə hərəkət rəqsi hərəkət adlanır; bu hərəkət o qədər davam edə bilər ki, işıq öz-özünə emissiya etsin və ya nöbəti sınaq lazer impulsu molekulu başqa enerji halına keçirsin. Müxtəlif tip kimyəvi reaksiyalar o sahələrdə gedir ki, müxtəlif elektron enerji hallarına malik səthlər kəsişirlər. Kvant dinamikasında belə sahələr konik kəsişmələr adlanır. Dalğa paketi konik kəsişmələrə çatdıqda parçalanır; onun bir hissəsi əvvəlki halında hərəkətini davam etdirir, ikinci hissəsi isə başqa hala keçərək kimyəvi çevrilmələr törədir. Məsələn NaI → Na + I, (dissosiasiya),sis-RCH=CHR′ → trans-RCH=CHR′ ( izomerləşmə)Dalğa paketinin ikinci hıssəsi şüalanmasız keçidə malik ola bilər. Bu zaman həyəcanlanma enerjisi digər sərbəstlik dərəcəsinə paylanır. Ψ(x,t) dalğa funksiyasının zamandan asılılığını bilməklə kimyəvi reaksiyaların müxtəlif kanallarını, məhsulun çıxımını və reaksiyanın ümumi vaxtını müəyyən etmək olar. Bu kəmiyyətlərin eksperimental ölçülməsi üçün reaksiyaya girən molekullara müxtəlif anlarda yoxlama lazer impulsları seriyası göndərilir. Yoxlama impulsu yükləyici impulsdan t zaman sonra verilərək molekulu G(x) dalğa funksiyası olan hala keçirirsə, təcrübi ölçülən siqnalın intensivliyi dalğa paketinin örtülmə inteqralının kvadratı və aşağıdakı funksiya ilə mütənasib olurI(t) ~ ∫Ψ(x,t)G(x)dx2Lakin Ψ(x,t) funksiyasını tapmaq üçün Şredingerin zamandan asılı çox mürəkkəb tənliyini işıq impulsu ilə qarşılıqlı təsirdə molekul üçün həll etmək lazımdır. Bəzi hallarda, dalğa paketinin məkanda yüksək dərəcədə lokallaşdığı hallarda, kimyəvi reaksiyanın dinamikasını qismən təsvir etmək üçün klassik mexanikanın tənliklərindən istifadə etmək mümkün olur. Lakin bu halda da, kvant mexinkasinda olduğu kimi, potensial enerjinin səthini bilmək lazımdır. Lakin belə məlumat yalnız sadə molekullar üçün mövcuddur. Buna görə də mürəkkəb sistemlərin, xüsusən biokimyəvi reaksiyaların tədqiqində kinetik modellərdən istifadə olunur.

Femtokimyanın təcrübi üsulları

Femtokimyanın təcrübi üsulları iki femtosaniyə impulsunun “həyəcanlanma və zondlaşdırma” sxeminə əsaslanır. Birinci impuls (1) elektronun həyəcanlaşmış halında dalğa paketi yaradır. Bir müddətdən sonra ikinci impuls (2) dəyişiklikləri gücləndirir (zondlaşdırır) – molekulun müvafiq tezlikdə udulmasını müəyyənləşdirir. Zondlaşdırıcı impulsun təsiri ilə molekulyar sistem başqa elektron hallarına keçir. “Həyəcanlanma və zondlaşdırma” sxemi həm atomların hərəkət dinamikasını, həm də məhsulların alınma kinetikasını aşkarlamağa imkan verir. İmpulslar arasında vaxtı, zondlayıcı impulsun yolunu güzgünün köməyi ilə uzatmaqla tənzimləmək olur. Heyrətamiz odur ki, zaman bu dəyişməyə çox həssasdır: 100 fs ərzində işıq cəmi 0,03 mm yol qət edə bilir. Lazer vasitəsi (rəngləyici lazer, titan-saffir lazeri) ilə işığın femtosaniyə impulslarının ardıcıllığı yaradılır. İmpulsların enerjisi lazer gücləndiricilərində artırılır. Gücləndirilimiş impuls dispersiya kompensatoru vasitəsi ilə iki hissəyə ayrılır. Bir hissə oyandırıcı, ikinci hissə zondlayıcı impuls rolunu oynayır. Hər iki impuls parametrləri (tezlik, müddət) dəyişməyə imkan verən qurğudan keçir. Həyəcanlandırıcı və zondlayıcı impulslar tədqiq edilən nümunəyə fokuslanır. İmpulslara cavab dedektor vasitəsi ilə qeyd edilir. Cavab reaksiyası kimi flüoresensiya, fotoinduksiya udma, məcburi şüalanma, çoxfotonlu ionlaşma, polyarlaşma müstəvisinin dönməsindən və s. istifadə olunur. Elektron və rentgen şüalanmasının ultraqısa impulslarından da zondlayıcı kimi istifadə olunur. Bu halda elektron və rentgen şüalanması tədqiq edilən nümunədən əks olunduqdan sonra onun difraksiyası aşkarlanır (dedektə olunur). Həyəcanlandırıcı işıq impulsunun təsirindən sonra müxtəlif anlarda difraksiya nənzərəsi qeyd olunur və bunun əsasında intermediatların quruluşu və struktur dəyişmələrin dinamikası haqqında məlumat alınır.

Femtokimyanın perspektivləri

Femtokimya elmdə “yeni torpaq” kəşfinə bənzədilir. Bu kəşf elmə aşağıdakıları gətirmişdir: 1) 10–100 fs atom nüvələrinin rəqs perioduna nisbətən o qədər az müddətdir ki, bu müddətdə sanki nüvə hərəkətsiz olub, vəziyyətini dəyişmir. Femtosaniyə impulsu molekullar ansamblını bir anda olduğu atomlararası məsafədə və hərəkət fazasında “tutaraq” yeni potensial hala keçirir. Bu potensialda atomlar yeni, artıq koherent, sinxron hərəkətə başlayır. Beləliklə, femtokimya kimya elminə yeni hərəkət halı–dalğa paketi, bununla koherent kimyanı gətirmişdir. 2) 10–15 – 10–13s (1- 100 fs) vaxt həlli 0,1 - 0,01 Е koordinat həllinə uyğundur; bu koordinat həlli daxilində nüvələrin potensial enerji səthində, onun zirvəsi və kənarlarında hərəkətinin spektr-oskopik monitorinqi həyata keçirilir. Femtokimya kimya elminə real zaman kimyəvi dinamikasını – klassik, keçid hallarında atomları müşahidə edə bilməyən, mücərrəd təsəvvürlərə əsaslanan “virtual” dinamikadan fərqli , kimyanı bir hadisə kimi müşahidə etməyə imkan verən kimyanı gətirmişdir. 3)Femtokimya kimya keçid halının spektroskopik monitorinqi ilə yanaşı, onun həndəsi və məkan monitorinqini də həyata keçirməyə imkan verir. Elektronların keçid halındakı difraksiyası faktikiolaraq atomların kimyəvi reaksiya anında məkan və zaman üzrə hərəkətinin tam mənzərəsini verir. Bu kimyanın təxəyyülü heyrətlən¬dirən ali intellektual nailiyyətidir 4)Potensial enerji səthində nüvə hərəkətinin monitorinqi zamanı keçid halının dinamikasına müdaxilə etmək – enerji yüklə-məklə keçid halının özündə reaksiyanın istiqamətini dəyişmək mümkündür. Başqa sözlə femtokimya keçid halının kimyasıdır. 5)Femtokimya fövqəlsürətli reaksiyaları tədqiq etmək imkanı yaradır: turşu–əsas cütündə proton (elektron) keçidi; tautomerləşmə; tvist konformasiyanın aşkarlanması ilə sis-trans izomerləşmə; yarımkeçiricilərdə elektron-deşik cütünün fotogenerasiyası və relak¬siyası; fotosintezin elementar mərhələləri; molekulların superböhran hallarında çevrilmələri və s.

ƏDƏBİYYAT

  1. Zewail A.H. Femtochemistry: recent progress in studies of dynamics and control of reactions and their transition states. J. Phys. Chem.(1996), 100,12701
  2. Thomas J.M., Zewail A.H. 4D Electron Microscopy: Imaging in Space and Time. Imperial College Press. 2010, 358 p.
  3. Thomas J.M., in Physical Biology – From Atoms to Cells (ed. A.H. Zewail), Imperial College Press, 2008, 51 p.
  4. Grossmann F. Femtosecound Physics. Graduate Texts in Physics. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013. 250 p.
  5. Бучаченко А.Л. Время в химии. Соросовский образовательный журнал (2001) 8, 25
  6. Еремин В.В., Кузьменко Н.Е. Фемтохимия: квантовая динамика или химическая кинетика. Природа (2005) 8, 5
  7. Еремин В.В., Уманский И.М., Кузьменко Н.Е. Фотография химической реакции. Вестник РФФИ. (2000) 20, 42
  8. Саркисов О.М., Уманский С.Я. Фемтохимия. Успехи химии. (2001) 70,515
  9. Еремин В.В., Уманский И.М., Кузьменко Н.Е. Российская наука на заре нового века. М., 2001. 176 c.
  10. Thomas J.M. and Raja R., Topics in Catalysis, Mono- bi- and multifunctional single sites: exploring the interface between heterogeneous and homogeneous catalysis (2010),53, 848
  11. Еремин В.В., Пахомова Ю.Ю., Кузьменко Н.Е Еремин B.B., Пахомова Ю.Ю., Юрков И.И. Численное моделирование динамики цис-транс-фотоизомеризации ретиналя. Ж. физ. химии (2003) 77, 349
  12. Thomas J.M., Midgley P.A., The modern electron microscope: A cornucopia of chemico-physical insights. Chem.Physics (2011) 385,3
  13. Hahn S., Stock G. Quantum-mechanical modeling of the femto-second isomerization in rhodopsin. J. Phys. Chem. B. (2000) 104, 1146
  14. Hahn S., Stock G. Femtosecond secondary emission arising from the nonadiabatic photoisomerization in rhodopsin. Chem. Phys. (2000) 259, 297
  15. M0ller K.B., Zewail A.H. Kinetics modeling of dynamics: the case of femtosecond-activated direct reactions. Chem. Phys. Lett. (2002)351, 281

September 11, 2021
molekulyar, dinamika, məqaləni, vikiləşdirmək, lazımdır, lütfən, məqaləni, ümumvikipediya, redaktə, qaydalarına, uyğun, şəkildə, tərtib, edin, femtokimya, kimyəvi, reaksiyaları, femtosaniyə, vaxt, diapa, zonunda, öyrənən, elmdir, femto, sözönu, femten, beş, sö. Bu meqaleni vikilesdirmek lazimdir Lutfen meqaleni umumvikipediya ve redakte qaydalarina uygun sekilde tertib edin Molekulyar dinamikaFemtokimya kimyevi reaksiyalari femtosaniye vaxt diapa zonunda 10 15 10 12 s oyrenen elmdir Femto sozonu femten on bes sozunun kokunden yaranmisdir Atom ve molekullar ucun zaman skalasi vahidi femto saniyedir fs Bu saniyenin milyardda birinin milyonda bir hissesidir yeni on ustu on bese bolunmus bir saniyedir 1 fs 10 15 saniye Bir saniye erzinde isiq 300 min kilometr Yerden Aya qeder olan mesafeye beraber mesafe qet edir bir femtosaniyede isiq 300 nanometr 0 0000003 metr mesafeni bakteriyanin olcusu insan tuku yogunlugunun kicicik bir hissesi ile muqayise oluna bilen uzunluqda mesafe ke cir Yalniz femtosaniye zaman skalasinda atomlarin hereketi laziminca gorunen olur Saniyeden ferqli diger vaxt olculeri de movcuddur atto saniye 10 18s pikosaniye 10 12s nanosaniye 10 9s mikrosaniye 10 6s millisaniye 10 3 s Atto skandinav sozu on sekkiz den piko ispanca kicik nano ve mikro yunanca cirtdan ve kicik milli latinca min sozunden yaranmisdir Femtokimya elmi istiqametinin banisi Misir menseli ABS fiziki Ehmed Zevayldir O 1999 cu ilde Kimyevi reaksiyalarin real vaxt miqyasinda femtasaniye spektroskopiyasi ile tedqiqatlarina gore Nobel mukafatina layiq gorulmusdur Ali Islam deyerlerine malik dahi alim 2011 ci ilde Baki Beynelxalq Humanitar Forumunda istirak etmis Prezident Ilham Eliyev terefinden qebul oluinmus AMEA ve BDU da gorusler kecirmisdir Zevayl atomlarin kecid halinda yerdeyismelerini reagentlerden mehsullarin alinmasini birbasa musahide etmeye imkan veren parlaq eksperimental texnika hazirlamisdir Bu texnikada femtosaniye lazer impulslari ile zondlasdirilir Birinci impuls katoda yoneldilerek elektron destinin fotoemissiyasi yaradilir ve guclu elektrik sahesi ile suretlendirilir Ikinci femtosaniye impulsu molekul destine yoneldilir Bu impuls dalga paketini reaksiyanin kecid halini toredir Daha sonrabirinci impulsla yaradilmis ve suretlenmis elektronlarin kecid hali atomlarinda difraksiyasi bas verir ve elektronlarin sepilmesi ile kecid halinin hendesi formasi atomlararasi mesafe ve bucaqlar yaranir Birinci ve ikinci impuls arasaindaki vaxt intervalini deyismekle istenilen anda reaksiyaya giren sistem ucun reagentler vadisinden cokekliyinden mehsul vadisine geden yolda kecid halinin hendesi formasini zondlasdirmaq olar Belelikle kimyevi dinamikanin muasir metodlari atomlarin yerdeyismesini femtosaniye miqyasinda zond lasdirmaga imkan verir bu zaman kecid halinin hem energetik hem de mekan parametrleri askarlanir Femtosaniye lazer impulslari reaksiyaya giren molekullari bir nece hetta coxlu miqdarda reqsi hala heyecanladira bilirler Mundericat 1 Kimyevi reaksiya bir hadise kimi 2 Kimyevi dinamika 3 Kimyevi dinamikada kvant yanasma 4 Femtokimyanin tecrubi usullari 5 Femtokimyanin perspektivleri 6 EDEBIYYATKimyevi reaksiya bir hadise kimi RedakteKimyevi reaksiya reagentlerin molekullarinin mehsul mole kullarina cevrilmesi atomlarin yeniden qruplasmasi ve onlarin elektron konfiqurasiyasinin transformasiyasindan ibaret olub kimyanin ureyi kimyanin esas hadisesidir Bu hadise reaksiyaya giren sistemin potensial enerjisinin sethinde sistem ilkin maddeler vadisinden asirimi kecerek mehsullar vadisine daxil olduqda bas verir Kecid asirim enerjisinin reagentler vadisinin seviyyesinden ferqi kimyevi reaksiyanin aktivlesme enerjisidir reaksiyaya giren atomlarin asirimin zirvesindeki qurulusu qarsiliqli yerlesmesi ise reaksiyanin kecid halidir Lazer texnologiyasinin kimyevi tedqiqatlarda istifadesi kimyanin inkisafinda boyuk rol oynamisdir 10 15 10 14s 1 10 femto saniye muddetli ultraqisa lazer impulslarinin yaradilmasi ve askarlanmasi dedekte olunmasi texnikasi hazirlanmisdir Bu impulslarin muddeti atomlarin molekuldaki reqs periodlarindan xeyli kicikdir Qisa ve gucu tenzimlenen tekrar olunan zondlayici impulslarla atomlarin ilkin maddeler vadisinden asirimi kecerek mehsullar vadisine hereketini fasilesiz monitorinq etmek mumukundur Enerji sethinin numunesi sekil 2 1 1 de verilmisdir Br J2 BrJ J reaksiyasinin muddeti cemi 17 6 pikosaniyedir Belelikle kimyevi reaksiya atomlarin ilkin maddeler vadisinden asirimi kecerek mehsullar vadisine kecidi bu qeder davam edir Reaksiyaya giren sistemin kecidde asirimda ve onun etrafinda zamandan asili olaraq davranisini oyrenen elm kimyevi dinamika adlanir Kimyevi reaksiyalarin zamandan asililigini oyrenen kimyevi kinetikadan ferqli olaraq kimyevi dinamika hadisenin ozunun yeni kimyevi cevrilmenin vaxtini olcur reagentlerin mehsula cevrilme aninda atomlarin hereketini izleyir Kimyevi dinamika reaksiyanin istiqametini idare etmeye ve istediymiz xasseli maddeni yuksek ciximla almaga imkan verir Kimyevi dinamika RedakteKimyevi dinamika elementar reaksiyalari oyrenir Esas meqsedi femto ve pikosaniye zaman miqyasinda kecid halinda molekullarin strukturunu mueyyen etmek emelegelme ve parca lan ma hadiselerinin dinamikasini izlemekdir Umumilesdirici meqalesinde kimyevi reaksiyalarin femto saniye dinamikasina iki yanasma tehlil edilmisdir kvant ve kinetik Kimyevi dinamikada kvant yanasma RedakteKimyevi reaksiyanin en sade modeline gore atomlar mekanda Nyuton qanunlarina tabe olaraq molekuldaxili quvvelerin tesiri altinda hereket eden berk sarllar kimi tesevvur edilir Hereket zamani atom nuvelerinin koordinatlari ile yanasi onlarin qarsiliqli tesir quvvesi de deyisdiyinden kimyevi reaksiyalar n 1 mekanda tesevvur edilir n mekan koordinatlari nuvelerarasi mesafeni ve rabiteler arasindaki bucaqlari bir koordinat ise nuvelerin potensialenerjisini ifade edir Potensial enerjiler sethindeki minimumlar nuvelerin davamli konfiqurasiyalarina reagent ve mehsullara maksimum ve yehervari hisseler ise reagentlerden mehsullara kecid halina uygundur Kimyevi reaksiayaya reaksiya geden sistemin potensial enerji sethinde hereketi kimi baxmaq olar Femtosaniye eksperimentlerinin ciddi nezeri tesviri proseslerin zamandan asililigini nezerde tutan kvant dinamikasina esaslanir Kvant dinamikasinda molekullarin kimyevi enerji prosesleri atom nuvelerinin koordinati x ve zamandan t asili olan PS x t dalga funksiyasi ile ifade olunur Bu funksiya Sredingerin zamandan asili tenliyinin teleblerini odeyir onun kvadratinin modulu PS x t 2 ise atom nuvelerinin koordinatlara gore paylanma funksiyasini verir Dalga funksiyasinin zamandan asili xasseleri onun PS x 0 ilkin hali ve potensial enerji sethinin gorunusu ile mueyyen olunur Fotokimyevi reaksiyalari baslayan ultraqisa isiq impulslari molekullarda xususi nov heyecanlanma hali yaradirlar Bu hallar reqsi dalga paketleri ile tesvir olunur Femtosaniye lazer impulslarinin xususiyyeti ondan ibaretdir ki onlar sistemde derhal bir nece ve daha cox reqsi hal dogura bilirler Impulsun muddeti t ve energetik eni E enerji zaman qeyri mueyyenlik ifadesi ile elaqelidirler E t ћ Burada ћ Plank sabitidir Impuls ne qeder qisadirsa daha cox heyecanlanma hali enerji diapazonuna malik olur Meselen 50 fs muddetli impuls 2 10 21C enerji enliyine ve ya adi spektroskopik vahidlerle 700 sm 1 qiymetine malikdir Bele impulsda enerji diapazonu 1 2 molekulunun 5 6 reqs halini ehate edir qonsu hallarin enerji ferqi 125 sm 1 dir Na2 molekulunun ise 10 11 reqs halini enerji ferqi 69 sm 1 dir ehate edir Isiq impulsunun tesirinden sonra sistem muxtelif ehtimallarla E enerji intervalina daxil olan her hansi bir halda ola biler Ehtimal sixliginin maksimumu funksiyanin modulu PS x t 2 vaxtdan asili olaraq mekanda yerini deyisir Nezeriyyeciler dalga paketinin hereketi dedikde ehtimal sixliginin zamandan asililigini nezerde tuturlar Funksiya molekullarda toredilen reqsi dalga paketlerinin butun muxtelifliklerini ifade edir En enerji seviyyeleri ve PSn x dalga funksiyalari yalniz molekul qurulusu ile verilir ceki emsali cn ise isiq impulsunun parametrleri dalganin muddeti ve uzunlugundan asilidir Sonuncu hal dalga paketinin impulsun xasselerinden asililigi molekulyar sistemlerin dinamikasini idare etmeye imkan verir Femtosaniye impulslarinin molekullara tesirinden yaranan ilkin reqsi dalga paketleri bir qayda olaraq mekanda keskin lokallasir beleki nuveler arasinda mesafeoptiki heyecanlanmada deyismir Heyecanlandirici isiq impulsu basa catdiqdan sonra molekulda qeyri stasionar hal formalasir ve dalga paketi molekulun guc sahesinin tesiri ile deyisir Dalga paketinin transformasiyasi onu potensial enerji sethinde for ma deyismesi ile ireli hereketi kimi gorunur Kimyevi reaksiyada dalga paketi nece hereket edir Bu potensial enerji sethinin novunden asilidir Eger paketin enerjisi boyuk mesafelerde potensial enerjiniden coxdursa nuveler arasinda mesafe hududsuz artaraq molekulunu parcalanmasina getirib cixarir fotodissosiasiya bas verir meselen ICN I CN Bele hereket infinitiv sonzuz adlanir Dalga paketi oz hereketinde ele bir saheye catirsa ki bu sahenin enerjisi molekulun enerjisinden coxdur onda hereketin istiqameti eksine deyisir paket sanki potensial enerji sethinden def olunur Bele hereket reqsi hereket adlanir bu hereket o qeder davam ede biler ki isiq oz ozune emissiya etsin ve ya nobeti sinaq lazer impulsu molekulu basqa enerji halina kecirsin Muxtelif tip kimyevi reaksiyalar o sahelerde gedir ki muxtelif elektron enerji hallarina malik sethler kesisirler Kvant dinamikasinda bele saheler konik kesismeler adlanir Dalga paketi konik kesismelere catdiqda parcalanir onun bir hissesi evvelki halinda hereketini davam etdirir ikinci hissesi ise basqa hala kecerek kimyevi cevrilmeler toredir Meselen NaI Na I dissosiasiya sis R CH CH R trans R CH CH R izomerlesme Dalga paketinin ikinci hissesi sualanmasiz kecide malik ola biler Bu zaman heyecanlanma enerjisi diger serbestlik derecesine paylanir PS x t dalga funksiyasinin zamandan asililigini bilmekle kimyevi reaksiyalarin muxtelif kanallarini mehsulun ciximini ve reaksiyanin umumi vaxtini mueyyen etmek olar Bu kemiyyetlerin eksperimental olculmesi ucun reaksiyaya giren molekullara muxtelif anlarda yoxlama lazer impulslari seriyasi gonderilir Yoxlama impulsu yukleyici impulsdan t zaman sonra verilerek molekulu G x dalga funksiyasi olan hala kecirirse tecrubi olculen siqnalin intensivliyi dalga paketinin ortulme inteqralinin kvadrati ve asagidaki funksiya ile mutenasib olurI t PS x t G x dx 2Lakin PS x t funksiyasini tapmaq ucun Sredingerin zamandan asili cox murekkeb tenliyini isiq impulsu ile qarsiliqli tesirde molekul ucun hell etmek lazimdir Bezi hallarda dalga paketinin mekanda yuksek derecede lokallasdigi hallarda kimyevi reaksiyanin dinamikasini qismen tesvir etmek ucun klassik mexanikanin tenliklerinden istifade etmek mumkun olur Lakin bu halda da kvant mexinkasinda oldugu kimi potensial enerjinin sethini bilmek lazimdir Lakin bele melumat yalniz sade molekullar ucun movcuddur Buna gore de murekkeb sistemlerin xususen biokimyevi reaksiyalarin tedqiqinde kinetik modellerden istifade olunur Femtokimyanin tecrubi usullari RedakteFemtokimyanin tecrubi usullari iki femtosaniye impulsunun heyecanlanma ve zondlasdirma sxemine esaslanir Birinci impuls 1 elektronun heyecanlasmis halinda dalga paketi yaradir Bir muddetden sonra ikinci impuls 2 deyisiklikleri guclendirir zondlasdirir molekulun muvafiq tezlikde udulmasini mueyyenlesdirir Zondlasdirici impulsun tesiri ile molekulyar sistem basqa elektron hallarina kecir Heyecanlanma ve zondlasdirma sxemi hem atomlarin hereket dinamikasini hem de mehsullarin alinma kinetikasini askarlamaga imkan verir Impulslar arasinda vaxti zondlayici impulsun yolunu guzgunun komeyi ile uzatmaqla tenzimlemek olur Heyretamiz odur ki zaman bu deyismeye cox hessasdir 100 fs erzinde isiq cemi 0 03 mm yol qet ede bilir Lazer vasitesi rengleyici lazer titan saffir lazeri ile isigin femtosaniye impulslarinin ardicilligi yaradilir Impulslarin enerjisi lazer guclendiricilerinde artirilir Guclendirilimis impuls dispersiya kompensatoru vasitesi ile iki hisseye ayrilir Bir hisse oyandirici ikinci hisse zondlayici impuls rolunu oynayir Her iki impuls parametrleri tezlik muddet deyismeye imkan veren qurgudan kecir Heyecanlandirici ve zondlayici impulslar tedqiq edilen numuneye fokuslanir Impulslara cavab dedektor vasitesi ile qeyd edilir Cavab reaksiyasi kimi fluoresensiya fotoinduksiya udma mecburi sualanma coxfotonlu ionlasma polyarlasma mustevisinin donmesinden ve s istifade olunur Elektron ve rentgen sualanmasinin ultraqisa impulslarindan da zondlayici kimi istifade olunur Bu halda elektron ve rentgen sualanmasi tedqiq edilen numuneden eks olunduqdan sonra onun difraksiyasi askarlanir dedekte olunur Heyecanlandirici isiq impulsunun tesirinden sonra muxtelif anlarda difraksiya nenzeresi qeyd olunur ve bunun esasinda intermediatlarin qurulusu ve struktur deyismelerin dinamikasi haqqinda melumat alinir Femtokimyanin perspektivleri RedakteFemtokimya elmde yeni torpaq kesfine benzedilir Bu kesf elme asagidakilari getirmisdir 1 10 100 fs atom nuvelerinin reqs perioduna nisbeten o qeder az muddetdir ki bu muddetde sanki nuve hereketsiz olub veziyyetini deyismir Femtosaniye impulsu molekullar ansamblini bir anda oldugu atomlararasi mesafede ve hereket fazasinda tutaraq yeni potensial hala kecirir Bu potensialda atomlar yeni artiq koherent sinxron herekete baslayir Belelikle femtokimya kimya elmine yeni hereket hali dalga paketi bununla koherent kimyani getirmisdir 2 10 15 10 13s 1 100 fs vaxt helli 0 1 0 01 E koordinat helline uygundur bu koordinat helli daxilinde nuvelerin potensial enerji sethinde onun zirvesi ve kenarlarinda hereketinin spektr oskopik monitorinqi heyata kecirilir Femtokimya kimya elmine real zaman kimyevi dinamikasini klassik kecid hallarinda atomlari musahide ede bilmeyen mucerred tesevvurlere esaslanan virtual dinamikadan ferqli kimyani bir hadise kimi musahide etmeye imkan veren kimyani getirmisdir 3 Femtokimya kimya kecid halinin spektroskopik monitorinqi ile yanasi onun hendesi ve mekan monitorinqini de heyata kecirmeye imkan verir Elektronlarin kecid halindaki difraksiyasi faktikiolaraq atomlarin kimyevi reaksiya aninda mekan ve zaman uzre hereketinin tam menzeresini verir Bu kimyanin texeyyulu heyretlen diren ali intellektual nailiyyetidir 4 Potensial enerji sethinde nuve hereketinin monitorinqi zamani kecid halinin dinamikasina mudaxile etmek enerji yukle mekle kecid halinin ozunde reaksiyanin istiqametini deyismek mumkundur Basqa sozle femtokimya kecid halinin kimyasidir 5 Femtokimya fovqelsuretli reaksiyalari tedqiq etmek imkani yaradir tursu esas cutunde proton elektron kecidi tautomerlesme tvist konformasiyanin askarlanmasi ile sis trans izomerlesme yarimkeciricilerde elektron desik cutunun fotogenerasiyasi ve relak siyasi fotosintezin elementar merheleleri molekullarin superbohran hallarinda cevrilmeleri ve s EDEBIYYAT RedakteZewail A H Femtochemistry recent progress in studies of dynamics and control of reactions and their transition states J Phys Chem 1996 100 12701 Thomas J M Zewail A H 4D Electron Microscopy Imaging in Space and Time Imperial College Press 2010 358 p Thomas J M in Physical Biology From Atoms to Cells ed A H Zewail Imperial College Press 2008 51 p Grossmann F Femtosecound Physics Graduate Texts in Physics c Springer Verlag Berlin Heidelberg 2013 250 p Buchachenko A L Vremya v himii Sorosovskij obrazovatelnyj zhurnal 2001 8 25 Eremin V V Kuzmenko N E Femtohimiya kvantovaya dinamika ili himicheskaya kinetika Priroda 2005 8 5 Eremin V V Umanskij I M Kuzmenko N E Fotografiya himicheskoj reakcii Vestnik RFFI 2000 20 42 Sarkisov O M Umanskij S Ya Femtohimiya Uspehi himii 2001 70 515 Eremin V V Umanskij I M Kuzmenko N E Rossijskaya nauka na zare novogo veka M 2001 176 c Thomas J M and Raja R Topics in Catalysis Mono bi and multifunctional single sites exploring the interface between heterogeneous and homogeneous catalysis 2010 53 848 Eremin V V Pahomova Yu Yu Kuzmenko N E Eremin B B Pahomova Yu Yu Yurkov I I Chislennoe modelirovanie dinamiki cis trans fotoizomerizacii retinalya Zh fiz himii 2003 77 349 Thomas J M Midgley P A The modern electron microscope A cornucopia of chemico physical insights Chem Physics 2011 385 3 Hahn S Stock G Quantum mechanical modeling of the femto second isomerization in rhodopsin J Phys Chem B 2000 104 1146 Hahn S Stock G Femtosecond secondary emission arising from the nonadiabatic photoisomerization in rhodopsin Chem Phys 2000 259 297 M0ller K B Zewail A H Kinetics modeling of dynamics the case of femtosecond activated direct reactions Chem Phys Lett 2002 351 281Menbe https az wikipedia org w index php title Molekulyar dinamika amp oldid 5361576, wikipedia, oxu, kitab, kitabxana, axtar, tap, hersey,

ne axtarsan burda

, en yaxsi meqale sayti, meqaleler, kitablar, oyrenmek, wiki, bilgi, tarix, seks, porno, indir, yukle, sex, azeri sex, azeri, seks yukle, sex yukle, izle, seks izle, porno izle, mobil seks, telefon ucun, chat, azeri chat, tanisliq, tanishliq, azeri tanishliq, sayt, medeni, medeni saytlar, chatlar, mekan, tanisliq mekani, mekanlari, yüklə, pulsuz, pulsuz yüklə, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, şəkil, muisiqi, mahnı, kino, film, kitab, oyun, oyunlar.