மேம்படுத்தப்பட்ட எக்ஸ்ரே முறையைப் பயன்படுத்தி Capture Elusive Chemical Reactions மழுப்பலான இரசாயன எதிர்வினைகளை விஞ்ஞானிகள் கைப்பற்றினர்!

SLAC நேஷனல் ஆக்சிலரேட்டர் ஆய்வகத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் (Capture Elusive Chemical Reactions) இரண்டு அல்ட்ராஃபாஸ்ட் எக்ஸ்ரே ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி நுட்பங்களை இணைப்பதன் மூலம் முதல் முறையாக ஃபெரிசியனைடு எனப்படும் மூலக்கூறின் வேகமான இயக்கம் ஒன்றைக் கைப்பற்றினர்.

அவர்களின் அணுகுமுறை இரத்த அணுக்களில் ஆக்ஸிஜன் போக்குவரத்து அல்லது செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையைப் பயன்படுத்தி ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி போன்ற சிக்கலான இரசாயன எதிர்வினைகளை வரைபடமாக்க உதவும் என்று அவர்கள் நினைக்கிறார்கள். SLAC, Stanford மற்றும் பிற நிறுவனங்களின் ஆராய்ச்சிக் குழு, இப்போது மிகவும் நிலையான நுட்பத்துடன் தொடங்கியது.

அவர்கள் லினாக் கோஹரென்ட் லைட் சோர்ஸ் (LCLS) எக்ஸ்ரே மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு புற ஊதா லேசர் மற்றும் பிரகாசமான எக்ஸ் கதிர்கள் மூலம் ஃபெரிசியனைடு மற்றும் தண்ணீரின் கலவையை உறிஞ்சினர். இலவச எலக்ட்ரான் லேசர் எக்ஸ் கதிர்கள் மாதிரியின் அணுக்களை ஆய்வு செய்து, ஃபெரிசியனைட்டின் அணு மற்றும் மின்னணு அமைப்பு மற்றும் இயக்கத்தின் அம்சங்களை வெளிப்படுத்தும் போது புற ஊதா ஒளி மூலக்கூறை உற்சாகமான நிலைக்குத் தள்ளியது.

இந்த நேரத்தில் வேறுபட்டது என்னவென்றால், எக்ஸ்ரே தரவுகளிலிருந்து ஆராய்ச்சியாளர்கள் எவ்வாறு தகவல்களைப் பிரித்தெடுத்தனர் என்பதுதான். Kβ பிரதான உமிழ்வுக் கோடு என அழைக்கப்படும் ஒரே ஒரு நிறமாலைப் பகுதியைப் படிப்பதற்குப் பதிலாக, குழு இரண்டாவது உமிழ்வுப் பகுதியைக் கைப்பற்றி பகுப்பாய்வு செய்தது.

இது valence-to-core எனப்படும், இது அதிவிரைவு நேர அளவீடுகளில் அளவிடுவது மிகவும் சவாலானது. இரு பகுதிகளிலிருந்தும் தகவல்களை இணைப்பதன் மூலம் ஃபெரிசியனைடு மூலக்கூறின் விரிவான படத்தைப் பெறுவதற்கு குழு உதவியது. அது ஒரு முக்கிய இடைநிலை நிலையாக உருவானது. UV லேசரால் தாக்கப்பட்ட பிறகு, ஃபெரிசியனைடு சுமார் 0.3 பைக்கோசெகண்டுகள் அல்லது ஒரு டிரில்லியன் ஒரு வினாடிக்கும் குறைவாக ஒரு இடைநிலை, உற்சாகமான நிலையில் நுழைகிறது என்று குழு காட்டியது.

வேலன்ஸ்-டு-கோர் அளவீடுகள் இந்த குறுகிய கால, உற்சாகமான காலத்தைத் தொடர்ந்து, ஃபெரிசியனைடு அதன் மூலக்கூறு சயனைடு “கைகளில்” ஒன்றை லிகண்ட் இழக்கிறது என்பதை வெளிப்படுத்தியது. ஃபெரிசியனைடு இந்த விடுபட்ட மூட்டை அதே கார்பன் அடிப்படையிலான தசைநார் அல்லது குறைந்த வாய்ப்புள்ள நீர் மூலக்கூறுடன் நிரப்புகிறது. “இந்த தசைநார் பரிமாற்றம் என்பது ஃபெரிசியனைடில் நிகழும் ஒரு அடிப்படை இரசாயன எதிர்வினையாகும்.

ஆனால் இந்த செயல்பாட்டில் தனிப்பட்ட படிகளுக்கு நேரடி சோதனை ஆதாரம் இல்லை” என்று SLAC விஞ்ஞானியும் முதல் எழுத்தாளருமான மார்கோ ரெய்ன்ஹார்ட் கூறினார். “ஒரு Kβ முக்கிய உமிழ்வு வரி பகுப்பாய்வு அணுகுமுறையுடன், மூலக்கூறு ஒரு நிலையில் இருந்து அடுத்த நிலைக்கு மாறும்போது, அது எப்படி இருக்கும் என்பதை நாம் உண்மையில் பார்க்க முடியாது. இந்த செயல்முறையின் தொடக்கத்தின் தெளிவான படத்தை மட்டுமே நாங்கள் பெறுவோம்.”

“தொழில்நுட்பத்தை மேம்படுத்தவும் நமது அடிப்படை அறிவியல் அறிவை அதிகரிக்கவும் இயற்கை என்ன செய்கிறது என்பதை நீங்கள் பிரதிபலிக்க விரும்புகிறீர்கள்” என்று SLAC மூத்த விஞ்ஞானி டிமோஸ்தெனிஸ் சொக்கராஸ் கூறினார். “இயற்கை செயல்முறைகளை சிறப்பாகப் பிரதிபலிக்க, நீங்கள் மிகவும் வெளிப்படையானது முதல் இருட்டில் நடப்பது வரை அனைத்து படிகளையும் தெரிந்து கொள்ள வேண்டும்.”

எதிர்காலத்தில், சிவப்பு இரத்த அணுக்களில் ஆக்ஸிஜனைக் கொண்டு சென்று சேமித்து வைக்கும் ஹெமெப்ரோடீன்கள் போன்ற மிகவும் சிக்கலான மூலக்கூறுகளை ஆய்வு செய்ய ஆராய்ச்சி குழு விரும்புகிறது. ஆனால் விஞ்ஞானிகள் தங்கள் எதிர்வினைகளின் அனைத்து இடைநிலை படிகளையும் புரிந்து கொள்ளாததால் ஆய்வு செய்ய தந்திரமானதாக இருக்கலாம், என்று சோகராஸ் கூறினார். .

SLAC இன் Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) மற்றும் LCLS ஆகியவற்றில் தங்கள் X-ray ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி நுட்பத்தை ஆராய்ச்சிக் குழு பல ஆண்டுகளாகச் செம்மைப்படுத்தியது. பின்னர் LCLS இன் எக்ஸ்-ரே கோரிலேஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (XCS) கருவியில் இந்த நிபுணத்துவம் அனைத்தையும் ஒருங்கிணைத்து ஃபெர்ரிக்யனைடுகளின் மூலக்கூறு கட்டமைப்பு மாற்றங்களைக் கைப்பற்றியது.

“பரிசோதனையை முடிக்க நாங்கள் SSRL மற்றும் LCLS இரண்டையும் பயன்படுத்தினோம். இரண்டு வசதிகளையும் அணுகாமல் எங்கள் முறையை உருவாக்கி முடித்திருக்க முடியாது மற்றும் எங்களின் நீண்டகால ஒத்துழைப்பின்றி,” SLAC முன்னணி விஞ்ஞானி ராபர்டோ அலோன்சோ-மோரி கூறினார். “பல ஆண்டுகளாக, இந்த இரண்டு எக்ஸ்ரே மூலங்களில் இந்த முறைகளை நாங்கள் உருவாக்கி வருகிறோம்.

இப்போது இரசாயன எதிர்வினைகளின் முன்னர் அணுக முடியாத ரகசியங்களைக் கண்டறிய அவற்றைப் பயன்படுத்த திட்டமிட்டுள்ளோம்” என்று அவர் கூறுகிறார்.