حزمة جزيئية متقاطعة

في الكيمياء التحليلية ، تتضمن تجارب الحزم الجزيئية المتقاطعة حزمتين من الذرات أو الجزيئات التي تتصادم معًا لدراسة ديناميكيات التفاعل الكيميائي ، ويمكنها الكشف عن التصادمات التفاعلية الفردية. ^{[ 1 ]}

في جهاز الحزمة الجزيئية المتقاطعة، تتقاطع حزمتان متوازيتان من الذرات أو الجزيئات في الحالة الغازية، كل منهما مخففة بدرجة كافية لتجاهل التصادمات داخل كل حزمة، في غرفة مفرغة. ثم يُقاس اتجاه وسرعة جزيئات الناتج، وغالبًا ما تُربط هذه القياسات ببيانات مطياف الكتلة . توفر هذه البيانات معلومات حول توزيع الطاقة بين ^أنماط الحركة الانتقالية والدورانية والاهتزازية لجزيئات الناتج. ^[ 2 ^]

طُوِّرت تقنية الحزمة الجزيئية المتقاطعة بواسطة دادلي هيرشباخ ويوان تي لي ، والتي نالا عنها جائزة نوبل في الكيمياء عام 1986. ^{[ 3 ]} في حين تم عرض هذه التقنية في عام 1953 بواسطة تايلور وداتز من مختبر أوك ريدج الوطني ، ^{[ 4 ]} قام هيرشباخ ولي بتحسين الجهاز وبدأوا في دراسة تفاعلات الطور الغازي بتفصيل غير مسبوق.

استُخدمت تجارب الحزمة المتقاطعة المبكرة لدراسة الفلزات القلوية مثل البوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم . فعندما اصطدمت ذرات الفلز القلوي المتناثرة بخيط معدني ساخن، تأينت مُولِّدةً تيارًا كهربائيًا صغيرًا . ولأن هذه الطريقة في الكشف تتسم بكفاءة عالية جدًا، فقد كانت حساسة للغاية. [ 2 ^{] مع ذلك} ، يقتصر نظام الكشف البسيط هذا على الفلزات القلوية فقط. لذا، برزت الحاجة إلى تقنيات كشف جديدة لتحليل عناصر المجموعة الرئيسية .

كان رصد الجسيمات المتناثرة عبر خيط معدني مؤشرًا جيدًا على التوزيع الزاوي ، ولكنه يفتقر إلى الحساسية للطاقة الحركية. وللحصول على فهم أعمق لتوزيع الطاقة الحركية، استخدمت أجهزة الحزم الجزيئية المتقاطعة المبكرة زوجًا من الأقراص المشقوقة الموضوعة بين مركز التصادم والكاشف. ومن خلال التحكم في سرعة دوران الأقراص، لم يكن بالإمكان سوى للجسيمات ذات سرعة محددة معروفة المرور والكشف عنها. ^{[ 2 ]} وبمعرفة سرعة الجسيمات المتناثرة وتوزيعها الزاوي وهويتها، يمكن استخلاص معلومات مفيدة حول ديناميكيات النظام.

شملت التحسينات اللاحقة استخدام مرشحات الكتلة الرباعية الأقطاب لاختيار المنتجات المطلوبة فقط، ^{[ 5 ]} بالإضافة إلى مطياف الكتلة ذي زمن الطيران لتسهيل قياس الطاقة الحركية. كما أتاحت هذه التحسينات الكشف عن مجموعة واسعة من المركبات، مما مثّل ظهور جهاز الحزمة الجزيئية المتقاطعة "العالمي".

أدى إدخال فوهات فوق صوتية لتجميع الغازات إلى توسيع نطاق التجارب وتنوعها، كما أن استخدام الليزر لإثارة الحزم (سواء قبل الاصطدام أو عند نقطة التفاعل) زاد من إمكانية تطبيق هذه التقنية. ^{[ 2 ]}

• الجزيئية