تغییر بین حالت‌های منفرد و سه‌گانه جفت‌های الکترون در حالت‌های بار تقسیم شده نقش مهمی در طبیعت بازی می‌کند. پیشنهاد می‌شود که قطب‌نمای پرندگان مهاجر را نیز می‌توان با تأثیر میدان مغناطیسی زمین بر تعامل مغناطیسی بین این دو حالت چرخش توضیح داد.
تاکنون، این فرآیند کوانتومی را نمی‌توان مستقیماً به صورت نوری ردیابی کرد. یک همکاری تحقیقاتی به سرپرستی استادان شیمی اولریش اشتاینر از دانشگاه کنستانز و کریستوف لامبرت از دانشگاه وورزبورگ اکنون روشی را در مجله علمی ارائه کرده است. علوم پایه، تکنیک پمپ-فشار- پالس که برای اولین بار امکان تعیین نوری دوره زمانی تنظیمات تک / سه تایی را فراهم می کند. این راه های جدیدی را باز می کند، به عنوان مثال در زمینه سلول های خورشیدی آلی، اما همچنین برای کیوبیت ها در رایانه های کوانتومی.
انرژی نور الکترون را به سطح انرژی بالاتری می برد
معمولاً الکترون‌های یک مولکول مدارهای کوانتومی ممکن را به صورت جفت اشغال می‌کنند. در اینجا، ویژگی تکانه زاویه ای ذاتی الکترون ها، به اصطلاح اسپین آنها، بسیار مهم است.
بر اساس اصل نظریه کوانتومی پائولی، دو الکترون تنها در صورتی می توانند مسیر یکسانی را طی کنند که اسپین آنها ضد موازی باشد. اگر یک الکترون در جهت عقربه های ساعت بچرخد، دیگری باید در خلاف جهت عقربه های ساعت بچرخد. در حالت مولکولی زمین، همه چرخش های الکترون معمولاً جفت هستند.
با تحریک با نور، یک الکترون منفرد از صورت فلکی جفت آزاد می شود و به سطح انرژی بالاتری می رسد، جایی که فقط آن یک مدار آزاد را اشغال می کند. از اینجا، سپس می تواند به مدار آزاد در یک مولکول همسایه مناسب بپرد.
نتیجه انتقال الکترونیکی ناشی از نور است. دو الکترون جدا شده اکنون می توانند تنظیمات چرخش خود را به طور مستقل از یکدیگر با برهمکنش مغناطیسی با محیط اطراف خود تغییر دهند، زیرا آنها دیگر توسط اصل پائولی محدود نمی شوند.
دو الکترون جدا شده یک جفت رادیکال را تشکیل می دهند
چنین جداسازی بار توسط انتقال الکترون القا شده توسط نور نیز به عنوان مثال در فتوسنتز انجام می شود.
انرژی الکترون منتقل شده در این مرحله فقط اندکی کاهش می یابد، به طوری که بیشتر انرژی الکترونی که در ابتدا توسط تحریک نور جذب می شود، همچنان حفظ می شود. بنابراین، این انرژی تحریک اولیه به شکل شیمیایی ذخیره می شود. حالت تقسیم بر بار با دو الکترون جدا شده را در شیمی جفت رادیکال نیز می‌گویند.
اگر اسپین های دو الکترون جدا شده به صورت موازی هم تراز باشند، این حالت سه گانه نامیده می شود. اگر آنها به صورت پاد موازی تراز شوند، به آن حالت منفرد جفت رادیکال می گویند. به دلیل تکامل فردی آزادانه دو چرخش، حالت اسپین جفت رادیکال بین حالت های تک و سه گانه به صورت متناوب به عقب و جلو می رود. از آنجایی که تفاوت زیادی در انرژی بین این سانتریفیوژهای دوار وجود ندارد، تا کنون نمی توان آنها را از نظر نوری تشخیص داد.
تثبیت انرژی جفت رادیکال را می توان با پرش الکترون رادیکال از مولکول گیرنده به مولکول دهنده به دست آورد، بنابراین با آزاد شدن گرما به حالت منفرد اولیه باز می گردد. با این حال، برای جفت شدن با الکترون شریک اصلی در موقعیت دهنده، اسپین آن باید برخلاف اسپین الکترون شریک باقی مانده باشد، که به دلیل جهت گیری مجدد اسپین احتمالی در این بین، لزوماً چنین نیست. اگر در حال حاضر تنظیمات چرخش متفاوتی وجود داشته باشد، نمی‌تواند به مدار اولیه خود بازگردد، اما همچنین می‌تواند با پرش به مدار پایین‌تر دیگری که هنوز آزاد است به جای گیرنده انرژی آزاد کند.
محصول سه گانه ای که به این ترتیب در پذیرنده تشکیل می شود را می توان از نظر نوری از محصول تکی در اهدا کننده متمایز کرد.
جفت رادیکال به عنوان یک مدل کیوبیت و حسگر میدان مغناطیسی پرندگان مهاجر
فازی که در آن جفت‌های رادیکال بین حالت‌های تک و سه‌گانه در نوسان هستند، از بسیاری جهات مورد توجه خاص است.
از آنجایی که این یک حرکت منسجم با مکانیک کوانتومی کنترل شده است، در اصل می توان آن را به عنوان مثال، توسط یک میدان مغناطیسی خارجی کنترل کرد. از چنین حرکاتی برای مثال در فیزیک تحقق کامپیوترهای کوانتومی استفاده می شود.
"جفت رادیکال ما می تواند به عنوان یک مدل برای کیوبیت ها عمل کند، زیرا آنها به عنوان عناصر در رایانه های کوانتومی وجود دارند، یا برای درک عملکرد جفت های رادیکال در قطب نمای بیولوژیکی پرندگان مهاجر که در ابتدا ذکر شد." اولریش اشتاینر، که در کنستانس در حال انجام تحقیقاتی در مورد فوتوکینتیک و شیمی اسپین است، گفت: به دلایلی، درک نحوه قرارگیری چرخش در حال حاضر در این فرآیند جالب است.
تکنیک Pump-Push به شما امکان می دهد تنظیمات تک / سه تایی را مشخص کنید
در آزمایشگاه کریستوف لامبرت در وورزبورگ، یک روش آزمایشی با تکنیک فشار پمپ وابسته به میدان مغناطیسی توسعه یافت.
ابتدا، انتقال الکترون ها از دهنده به مولکول میزبان توسط پالس پمپ لیزری آغاز می شود. این یک حالت جدا از شارژ با چرخش تکی ایجاد می کند. چرخش های جفت نشده الکترون اکنون می توانند در طول زمان ایجاد شوند.
پس از مدتی مشخص، پالس لیزر دوم اعمال می شود. این پالس لیزری ضربه ای مجدداً یک الکترون را از مولکول گیرنده به مولکول دهنده به عقب منتقل می کند، با پالس لیزر دوم سیستم را مجبور می کند که فوراً بین تشکیل محصول سه گانه یا منفرد تصمیم گیری کند، که برای آن جفت رادیکال معمولاً چندین نوسان اسپین ایجاد می کند. اولریش اشتاینر می گوید که همراه با همتای روسی خود، تفسیر آزمایش ها را با محاسبه مدل های نظری کوانتومی توجیه می کند.
به این ترتیب می توان از حالت اسپین جفت رادیکال در زمان های مختلف عکس گرفت و تبدیل دوره ای جفت های رادیکال منفرد و سه گانه را اثبات کرد.
ارائه شده توسط دانشگاه وورزبورگ
نقل قول: مطالعه نوری تغییر بین حالت‌های منفرد و سه‌گانه جفت‌های الکترون در حالت‌های جداشده با بار (2021، 23 دسامبر)، بازیابی شده در 24 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12- optical-singlet سه گانه- states-electron.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- امور مالی شخصی روزانه: 75 درصد از کارگران خط مقدم در نیویورک هستند و مردم از رنگ و 2 میلیون نفر در آمریکا را از دسترسی به آب در حال اجرا
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- آنلاین مدرسه ؟ در فرد ؟ چگونه پدر و مادر در حال ساخت خود را در پاییز سال 2020 تصمیم گیری به عنوان COVID-19 مناقشات سیاسی ادامه
- نیسان بار کاشانی تهران، کرایه با نرخ دولتی 🚚 09126952940
- مشخصات، قیمت و خرید پتاسیم نیترات|سی سی ایران (مرکز شیمی ایران)
- بگویید: داستان دلخراش از تازه کار گر است که متصلب $700K در بدهی: 'سرمایه گذاری نیست ارزش از دست دادن زندگی خود را بیش از'
- این Moneyist: "من تا به حال به کار سخت برای همه چیز من در زندگی است. من از آنها بدم میاید که دوستان من هنوز دریافت کمک از پدر و مادر خود متولد شد و به پول'
- تورهای نیاز این Caris LeVert و تازه کشف شده خود را با تکبر راه رفتن
- گرمسیری طوفان هانا, WNBA فصل آغاز می شود, مزایای بیکاری انقضا: 5 چیزهایی که می دانم آخر این هفته