Elektromanyetik Dalgalara Karşı Kimyasal Bağlar

Bir tuz kristalinin yüzeyinde adsorbe edilen titreşimli karbon monoksit molekülleri birkaç milisaniyeden sonra hareket etmeyi durdurur. Bilim adamları şimdi bunun baskın olarak elektromanyetik dalgaların yayılmasından kaynaklandığını keşfetti. Böylece kimyasal bağın yüzeydeki rolü, önceden düşünülenden daha az önemli görünmektedir. Leiden Kimya Enstitüsü’nden Jörg Meyer, 14 Aralık’ta Bilim’de ortaya çıkan temel araştırmalara katkıda bulundu.

Karbon monoksit (CO) molekülleri bir NaCl tuz kristalinin yüzeyine bağlandığında, farklı atomlar ve moleküller arasındaki kimyasal bağın çok önemli olduğu düşünülmektedir. Sadece molekülleri yüzeyde sabit bir pozisyonda tutmak için değil, aynı zamanda titreşim enerjisinin transferi için. Meyer, “Bu bağı, arabanın amortisöründeki yay ile sürüşü yumuşatacak şekilde karşılaştırabilirsiniz” diye açıklıyor. “Tuz yüzeyindeki titreşimli CO moleküllerinin elektromanyetik dalgaların yayılması nedeniyle baskın olarak yavaşladığını ve kimyasal bağ nedeniyle daha az olduğunu keşfettik.” Bu dalgaların titreşim enerjisinin aktarılmasında daha önce düşünülenden daha önemli bir rol oynadığı görülmektedir.

Meyer’e göre, atomların, moleküllerin ve yüzeylerin arasındaki kimyasal bağların teorik olarak tanımlanması kuantum mekaniği gerektirir. Bu nedenle, kuantum mekaniğinin de titreşim enerjisinin transferini tanımlamak için çok önemli olması bekleniyordu. Aksine, ışık ya da radyo dalgaları gibi elektromanyetik dalgaların arkasındaki klasik teori, maddenin bireysel atomlardan oluştuğunu açık bir şekilde açıklayamayan, süreklilik teorisi olarak adlandırılır. İskoç fizikçisi James Clerk Maxwell, teoriyi, kuantum mekaniğinin henüz icat edilmediği 19. yüzyılın ikinci yarısında geliştirdi. “Bu nedenle, bu tür bir teorinin burada önemli bir rol oynadığına inanmak gerçekten şaşırtıcı ve başlangıçta çok zor oldu – aynı şekilde makroskopik ölçekte sonlu örneğin radyo yayını için de geçerli bir teoridir.”

Meyer, Göttingen Üniversitesi’nden araştırma gruplarıyla ve Dirk Schwarzer ve Alec Wodtke liderliğindeki yerel Max Planck Enstitüsü’nün yanı sıra gözlemleri yüzeye kimyasal bağın rolü ile ilgili yeni görüşlere çeviren yakın işbirliği yaptı. Meyer, “Aslında, fikir ortaya çıktı ve ben hemen ikna olmadım,” diye gülüyor. Deneysel olarak, Göttingen grubu benzersiz hassasiyet ve zaman çözünürlüğü ile benzersiz bir orta kızılötesi emisyon spektrometresi kullanır. Meyer’in kendisi ise bilgisayar simülasyonları ile katkıda bulundu. “Bu simülasyonların bazı kısımları için yeni bilgisayar programları tasarlamam ve uygulamam gerekiyordu, diğerleri ise çok fazla hesaplama çabasına ihtiyaç duydular ve bu yüzden dizüstü bilgisayarım yerine bir bilgisayar kümesinde çalışmam gerekiyordu.”

Meyer, bilimsel bir bakış açısıyla, projenin kimya, fizik ve uygulamalı bilgisayar bilimleri için ilginç bir dönüm noktası olduğuna inanıyor. Araştırma, enerjinin atom ölçeğinde nasıl aktarıldığına dair çok temel bilgiler edinmesini sağladı. Meyer: “Böyle temel işlemler, enerjinin ve sürdürülebilirliğin önemini anlamaya başlayan makroskopik dünyada enerjinin neden daha verimli bir şekilde kullanılamayacağını veya şu an nasıl boşa harcanacağını belirler.”

Kaynak : phys.org