Opis projektu
Badanie dynamiki strukturalnej reakcji chemicznych
W reakcjach chemicznych odległości między cząsteczkami zmniejszają się tak bardzo, że dochodzi do zerwania wiązań chemicznych między atomami i utworzenia nowych. Konfiguracje pojawiające się podczas transformacji chemicznej, które nie są ani reagentami, ani produktami, nazywane są stanem przejściowym. Finansowany przez UE projekt c-TSD-p ma na celu pokonanie barier, które utrudniają eksperymentalne przedstawienie transformacji strukturalnych w stanie przejściowym. Zespół projektu zaprojektuje konfigurację, która powinna umożliwić zainicjowanie reakcji chemicznej w określonym czasie za pomocą femtosekundowego impulsu laserowego. Opcja dostrajania długości fali impulsu laserowego da naukowcom kontrolę nad szybkością, z jaką spotykają się biorące udział w reakcji cząsteczki. Struktura trójwymiarowa stanu przejściowego zostanie zobrazowana za pomocą eksplozji kulombowskiej.
Cel
For bonds to be broken and new bonds to be formed, chemical reactants have to come close to each other and evolve through transient intermediate configurations known as the transition state. Transition state dynamics is closely related to reaction mechanisms and of fundamental importance in chemistry. Much work has been done to unravel these dynamics, which often involve major structural rearrangement of atoms. However, there are a lot of open questions since to date none of the applied spectroscopic techniques has directly delivered the time-dependent transition state structure. I propose to develop a novel probe that images, one molecule at a time, the full three-dimensional atomic configuration of individual transition states as they evolve: Reaction precursors are prepared using molecular ions and small (ionic) clusters with defined initial structure and tunable internal temperature. Starting from these well-defined initial configurations, chemical dynamics will be initiated by a femtosecond laser pulse. Timed Coulomb Explosion Imaging, induced by extremely short intense laser or X-ray pulses together with full coincidence momentum imaging of all fragments is then applied as a probe. The latter yields the evolving transition state structure by mapping the position of all atoms as a function of time-delay between the two pulses. I argue that the progress in laser technology in recent years was imperative to make such a scheme feasible now, since it allows measurements at high repetition rate, which is absolutely crucial. I propose work packages of increasing complexity to study ground state chemical reactions in the presence of solvent molecules and under the influence of a control pulse. The structural information obtained from Coulomb Explosion Imaging gives direct insight into how reaction mechanisms change under such conditions. I anticipate that light will be shed on some of the long-standing open questions surrounding transition state dynamics.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
34125 Kassel
Niemcy