Wetenschap
Een team van scheikundigen en natuurkundigen aan de Universiteit van Aarhus in Denemarken heeft in samenwerking met een collega van de Universitat de Barcelona in Spanje voor het eerst de oplossing van atomen per atoom geregistreerd. In hun onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature ontwierp de groep een proces om natrium- en xenonatomen te manipuleren met een druppel helium bij zeer lage temperaturen om vast te leggen wat zij beschrijven als momentopnamen van het solvatatieproces in de loop van de tijd. Gecombineerd produceren deze een film die de actie weergeeft. In hetzelfde tijdschriftnummer is een onderzoeksbriefing over het werk gepubliceerd.
Solvatie is het oplossen van een opgeloste stof in een oplosmiddel, bijvoorbeeld wanneer zout oplost in water. De actie stopt niet alleen omdat de opgeloste stof is opgelost; in plaats daarvan blijven de oplosmiddelen interageren met het materiaal dat is opgelost.
Uit eerder onderzoek is gebleken dat dergelijke interacties behoorlijk ingewikkeld kunnen zijn. Daarom willen scheikundigen meer weten over wat er gebeurt. Eén manier om daar achter te komen is door de actie te filmen en af te spelen als een film. Dit eenvoudige concept is echter uitzonderlijk moeilijk gebleken, zo moeilijk dat het team in Denemarken het tot voor kort niet kon verwezenlijken.
Om hun prestatie te bereiken, begonnen de onderzoekers met het vangen van een enkel xenonatoom in een druppel vloeibaar helium dat was afgekoeld tot -255°C en vervolgens het toevoegen van een enkel natriumatoom aan de buitenrand van de druppel. Ze vuurden een korte laserpuls af op het natriumatoom om het om te zetten in een positief geladen ion, waardoor solvatatie op gang kwam:de heliumatomen begonnen aan het natriumion te kleven.
Het team vuurde vervolgens nog een laserpuls af, dit keer op het xenonatoom, en veranderde het in een positief geladen ion. De twee ionen stootten elkaar zo sterk af dat het natriumion, met de eraan verbonden heliumatomen, uit de druppel werd geduwd en op een detector terechtkwam, waardoor een momentopname kon worden gemaakt van wat er gebeurde.
Vervolgens herhaalden de onderzoekers het proces, waarbij ze telkens langer wachtten voordat de tweede puls werd afgevuurd. Ze waren in staat om wat zij omschrijven als progressieve momentopnamen van de actie te creëren. Toen ze eenmaal meerdere opeenvolgende snapshots hadden, voegden ze deze samen om een film te maken waarin het oplossingsproces in actie werd weergegeven.
Meer informatie: Simon H. Albrechtsen et al, Het observeren van de belangrijkste stappen van ionensolvatatie in heliumdruppeltjes, Natuur (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06593-5
Heliumdruppeltjes helpen bij het visualiseren van het begin van de ionensolvatatie, De natuur (2023). DOI:10.1038/d41586-023-02950-6
Journaalinformatie: Natuur
© 2023 Science X Netwerk
De grenzen van gasdetectietechnologie verleggen
Chemici stellen zich basisblokken van synthetische polymeren voor
Meer >
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com