科學家給分子運動拍快照

【大紀元8月17日訊】(大紀元記者陳常鵬編譯報導) 由加州大學利維塞德分校(University of California, Riverside)的化學助理教授路德維格‧巴特爾斯(Ludwig Bartels)與其他單位的專家所組成的研究團隊已發展出一項技術，可用極快的速度拍攝分子與原子的運動狀況。這項發展成果被認為是表面科學(surface science)中的一個重大進展，可用於研究固體表面上所發生的化學反應。這一研究成果發表在科學(Science)期刊上。

研究人員在文章中描述了當一氧化碳分子被極快速的激光脈衝(laser pulses)打擊後在銅質基板上移動的情形。脈衝的速度達到千兆分之一秒(femtosecond)，亦即一納秒(nanosecond)的百萬分之一，然後追蹤分子的動向。

巴特爾斯介紹說﹐當分子受到千兆分之一秒激光脈衝的作用後，會引發出分子超快速的動態活動。而目前的新技術已經可以確定其中個別分子的位移情況。他將此項技術稱作將分子的運動予以快照的方法。

巴特爾斯還表示﹐掃描探針顯微鏡術(Scanning probe microscopy) 能夠直接探測到原子與分子的空間尺；而激光技術則能探測幾短時間尺度內原子的活動。「將這兩種技術予以結合是一項極具挑戰的課題，也一直是大家所感興趣的。」他補充說：「雖然我們目前還沒有能夠達到即時、原地 (real-time, real-space)描述分子運動，但我們相信目前的研究成果對於此兩項技術的結合，是一個重大的進展。」

根據巴特爾斯，以及與其合作的來自哥倫比亞大學(Columbia University)和羅文大學(Rowan University)的專家的說法，這種新的技術可使科學家們對於表面科學所存在的一些根本而重要的未知問題，有能力作進一步的窺探。在表面科學中，表面擴散(diffusion)作用是一個基本而又重要的過程，在晶體的形成與觸媒的作用等各式各樣的變化過程中，皆扮演了重要的關鍵角色。

巴特爾斯辨識這項研究有實際意義﹐例如每輛汽車排氣管所裝上的催化劑，是以多孔性材料所製成的；引擎產生的廢氣將通過這些孔洞結構。而如一氧化碳與一氧化氮等污染物會被吸附於催化劑的表面上。」

催化劑一部份表面上可將污染物轉變成無害的氣體，而其餘的表面部份則支撐著催化劑活性部位。研究一氧化碳原子越過催化劑的表面抵達活性區的過程，有助於最終設計出效率更高的催化劑。(https://www.dajiyuan.com)