320 attosecond คือเวลาที่อิเล็กตรอนใช้เดินทางระหว่างสองอะตอม
โพสต์เมื่อ:
14:18 วันที่ 24 ก.ค. 2548 ชมแล้ว:
41,021 
ตอบแล้ว:
2
วิชาการ >> กระทู้ >> วิทยาศาสตร์ >> ฟิสิกส์
ตอบแล้ว:
2
วิชาการ >> กระทู้ >> วิทยาศาสตร์ >> ฟิสิกส์
 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันและอิตาลีได้ใช้ห้วงคลื่นของรังสีเอ็กซ์จับเวลาการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ย้ายจากอะตอมของซัลเฟอร์ไปยังอะตอมของผิวโลหะรูทเทเนียม และพบว่ามันใช้เวลา 320 attosecond (1 attosecond = 1×10 -18 วินาที) เท่านั้น เพื่อที่จะได้ความรู้สึกว่า เวลาขนาด attosecond นี้สั้นเพียงไร อัตราส่วนของ 1 attosecond เมื่อเทียบกับหนึ่งวินาทีแล้ว จะเปรียบได้กับอัตราส่วนของเวลา 1 วินาทีเมื่อเทียบกับอายุของจักรวาล (14,000 ล้านปี) เลยทีเดียว ! วิลฟรายด์ เวิร์ท กับผู้ร่วมวิจัยของเขาที่ มหาวิทยาลัยฮัมเบอร์ก ได้ค้นพบวิธีที่จะติดตามเฝ้าดูกระบวนการที่ใช้เวลาสั้นๆขนาด attosecond ได้ โดยที่พวกเขาได้ใช้รังสีเอ็กซ์ยิงเข้าไปที่อะตอมซัลเฟอร์ ทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรใกล้นิวเคลียส (core electron) ของซัลเฟอร์อะตอมมากที่สุดถูกกระตุ้นและมีพลังงานพอที่จะเคลื่อนที่ไปยังอะตอมของโลหะรูทเทอเรียม การโยกย้ายของอิเล็กตรอนนี้ก่อให้เกิดช่องว่างหรือ hole ที่มีประจุเสมือนเป็นบวกบนอะตอมของซัลเฟอร์ แล้วอิเล็กตรอนตัวอื่นๆที่อยู่ใกล้เคียงก็เคลื่อนเข้าไปแทนที่บนช่องว่างที่เกิดขึ้น เหตุการณ์เช่นนี้ เกิดขึ้นต่อๆกันเป็นลูกโซ่พร้อมกับมีการคายพลังงานออกมาให้เห็นเป็นแถบสีให้นักฟิสิกส์ได้วัดและจับเวลา ผลของการวัดเวลาการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนครั้งนี้ได้ถูกตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature ในอดีตที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้สามารถจับเวลาของกระบวนการที่เร็วกว่านี้ได้ อย่างเช่นการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนภายในอะตอมตัวเดียว โดยที่ อเล็กซานเดอร์ เฟือลิสช์ หนึ่งในกลุ่มนักวิจัยนี้ได้กล่าวว่า อิเล็กตรอนของไฮโดรเจนใช้เวลาเพียง 150 attosecond เท่านั้น ในการวนรอบนิวเคลียสหนึ่งรอบ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่พวกเขาได้เฝ้าสังเกตเห็น การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมต่างชนิดกันที่มีพันธะยึดเหนี่ยวกันอยู่ อเล็กซานเดอร์ยังกล่าวอีกว่า ในการเฝ้าสังเกตดูกระบวนการที่เกิดขึ้นนี้ จะมีส่วนช่วยในการนำไปประยุกต์เชิงเคมีมากกว่า การศึกษาที่ผ่านๆมา อย่างเช่นการนำไปสังเคราะห์สารตัวเร่ง (catalyst) ที่มีประสิทธิภาพ ปีเตอร์ ไนท์ นักฟิสิกส์ของวิทยาลัยอิมพีเรียล หนึ่งในผู้ทดลองที่ใช้ห้วงคลื่นของแสงเลเซอร์ เป็นตัวเฝ้าดูกระบวนต่างๆของอิเล็กตรอนในปฏิกิริยาต่างๆ เช่นกันได้กล่าวว่า การสังเกตครั้งนี้ เหมือนกับการได้เห็นการภาพสดๆ ของกระบวนการสร้างองค์ประกอบเชิงเคมีเลยทีเดียว ความรู้เกี่ยวกับเวลาที่อิเล็กตรอนใช้ในการเดินทางระหว่างศูนย์กลางของอะตอมสองอะตอมนั้นสำคัญมากในการศึกษาวิจัยวิทยาศาสตร์สาขาอื่นๆ เช่นในการออกแบบองค์ประกอบของวัสดุในอนาคตเช่นนาโนอิเล็กทรอนิค (nanoelectronic) หรือโมเลกุลาอิเล็กทรอนิค (molecular electronic) และโดยเฉพาะอย่างยิ่งแล้ว เทคนิคที่ใช้นี้เมื่อนำมาประยุกต์เป็นการยิงรังสีเอ็กซ์ที่มีขั้ว (polarized X-rays) แทนรังสีเอ็กซ์ธรรมดา จะช่วยให้เราสามารถหาเวลาที่อิเล็กตรอน สปินขึ้น (spin up) และ สปินลง (spin down) ใช้ในการเดินทางผ่านวัสดุต่างๆได้ อันนำไปสู่การพัฒนา ควอนตัมคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ สปินทรอนิค (spintronic) ได้อีกด้วย สปินทรอนิค เป็นหลักการอิเล็กทรอนิคแบบใหม่ที่ไม่เพียงใช้ประจุอิเล็กตรอนเป็นพื้นฐานในการสร้างอุปกรณ์อย่างในอุปกรณ์เครื่องมืออิเล็กทรอนิคทั่วไป แต่จะนำ สปิน ของอิเล็กตรอนมาเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาด้วย |
