Кафедра химии Принстонского университета публикует результаты исследований на этой неделе, доказывая, что приложенное магнитное поле будет взаимодействовать с электронной структурой из слабо-магнитные или диамагнитные молекулы, чтобы индуцировать магнитное поле эффект, что, по их сведениям, никогда не был задокументирован.
С экспериментальными применение магнитных полях до 25 Тесла, молекулы с небольшой внутренний магнетизм проявляют магнито-чувствительные оптические и фотофизические свойства, по мнению газеты, «кольцевых токов модуляции оптико-электронные свойства ароматических хромофоров в 25 Тесла», опубликованной в Трудах Национальной академии наук (PNAS).
Григорий Скоулз, Уильям С. Тодд профессор химии, и Брайан Kudisch, пятого года обучения аспирант и ведущий автор бумаги, сказал, что открытие может позволить ученым кардинально менять электронные и фотофизические свойства некоторых классов молекул с помощью магнитного поля в качестве «ручки».
Экспериментируя с магнитным полем почти 1М раз сильнее, чем у Земли, исследователи в группе Скоулз смогли изменить оптоэлектронных свойств модели немагнитного органических хромофоров. Изменения, согласно документу, возникают из-за индукции кольцевых токов в ароматических молекул.
«Никто не ожидает, что органическая молекула без металла и без естественного магнетизма, чтобы такое явное влияние магнитного поля», — сказал Kudisch. «Мы используем некоторые из самых больших магнитных полей, генерируемых на земле, что это справедливо. Но в то же время, мы видим то, что никогда не видели раньше. А затем, чтобы придумать подходящее объяснение применения магнитно-полевой эффект часто наблюдается у ядерного магнитного резонанса (ЯМР), а именно ароматических кольцевых токов, является очень полезным».
Ароматических кольцевых токов может быть понято как предложение электронов делокализован по ароматичности будет двигаться по кругу, когда магнитное поле приложено перпендикулярно плоскости ароматического, обычно подталкивая химических сдвигов близлежащих атомов в ЯМР-спектроскопии.
«Это исследование показывает, что это явление вполне реальные химические последствия», — добавил Kudisch. «Вот, мы сделали что-то, что является обычным делом в один тип спектроскопии и показано, как он превращается в совершенно неожиданных образах при помощи спектроскопических методов.»
Для эксперимента исследователи выбрали модель ароматических хромофоров назвать фталоцианина, который имеет молекулярную структуру, аналогичную хлорофилл, натуральный поглотитель света, но с более сильным поглощением видимого света и более высокую стабильность. Расчеты на этой модели соединения фталоцианина и его агрегатов показал ясно, магнитное поле-зависимые изменения фталоцианина способность поглощать свет. Эти результаты Марк впервые продемонстрировали магнитное поле зависимый от изменения спектра поглощения диамагнитных молекул. Но это не было, пока исследователи применили классический аналог соленоида, что эксперимент преобразовать в ясность.
Соленоид-это электромагнитный прибор, который эффективно преобразует электрическую и магнитную энергию с помощью проводящих петель провода расположены как пружина. Их мышление основано на поведении соленоидов, сказал Kudisch, они смогли обосновать, что повышенная чувствительность магнитного поля они наблюдали в фталоцианина агрегатов может зависеть от относительного расположения фталоцианиновых колец в совокупности.
«Это не только добавить дополнительную проверку, чтобы наш вычислительный поддержку, но и подтверждают правильность этой идеи в сочетании ароматических кольцевых токов — кольцевых токов соседних фталоцианина хромофоров в совокупности их геометрия зависит от усиления магнитного поля чувствительность», — сказал Kudisch. «Как соленоид».
Начатый три года назад исследовательский проект комбинированного эксперименты с использованием высоких магнитных полей и возможности сверхбыстрой спектроскопии. Часть его была выполнена со сплит-Флорида Магнит спираль в Национальной средней магнитного поля объекта в Таллахасси, штат Флорида, который имеет сильный магнит для ЯМР-спектроскопии. Это единственный в своем роде Магнита может достигать и поддерживать магнитные поля напряженностью до 25 т в совершенно резистивная мода, сама по себе, вероятно, самый мощный электромагнит на планете. Когда оперативные, Магнит использует 2% от силы в городе.
Скоулз отметил, что в документе ООПТ отмечает вторую публикацию своей группы от работы с помощью сплит-спираль Флорида Магнит, сотрудничество, которое началось более восьми лет назад, когда магнит был разработан. Роль его группы была разработка и дизайн лазерная система сверхбыстрой, который подключается к магниту.
«Это относительно легко сделать такие высокие магнитные поля на ЯМР-магнит, но наши эксперименты требуют вас, чтобы получить свет и блеск его на образец, а затем получить этот свет как-то. И для этого нам нужны лаборатории в Таллахасси. Это куча почти невозможного вместе», — сказал Kudisch.
Сказал Kudisch, что получение фталоцианина заполнителя в виде органических наночастиц для их экспериментов было «самое простое» из-за предыдущего сотрудничества с Департаментом Принстона химической и биологической инженерии. Другие коллаборационисты на бумаге включать Миланского политехнического университета и Национального университета Кордовы.
В целом, отметил он, «эклектика» атмосфера исследования в лаборатории Скоулз внес свой вклад в успех проекта.
«Контекст, эта лаборатория думать о некоторые из самых насущных проблем в области физической химии, что никто не думал о и выяснить, если идеи, которые мы придумали неготов», — сказал Kudisch. «Когда вы действительно будете погружаться в то, что нас интересует, это насколько глубоко в кроличью нору сверхбыстрой спектроскопии мы можем пойти, и что он может позволить нам учиться в разных областях.»
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!