الكيمياء الأنثوية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة
تقنيات الضخ والاستشعار

الكيمياء الفيمتوثانية هي فرع من فروع الكيمياء الفيزيائية يدرس التفاعلات الكيميائية على نطاقات زمنية قصيرة للغاية (حوالي 10⁻¹⁵ ثانية أو فيمتوثانية واحدة ، ومن هنا جاءت التسمية) بهدف دراسة عملية إعادة ترتيب الذرات داخل الجزيئات (المتفاعلات) لتكوين جزيئات جديدة (النواتج). في عدد عام 1988 من مجلة ساينس ، نشر أحمد حسن زويل مقالًا استخدم فيه هذا المصطلح لأول مرة، قائلًا: "الكيمياء الفيمتوثانية في الوقت الحقيقي، أي الكيمياء على نطاق زمني فيمتوثانية...". [ 1 ] وفي وقت لاحق من عام 1999، حصل زويل على جائزة نوبل في الكيمياء لعمله الرائد في هذا المجال، والذي أظهر إمكانية رؤية كيفية تحرك الذرات في الجزيء أثناء التفاعل الكيميائي باستخدام ومضات من ضوء الليزر . [ 2 ]

وقد ساهم تطبيق الكيمياء الفيمتوية في الدراسات البيولوجية أيضاً في توضيح الديناميكيات التكوينية لبنى الحمض النووي الريبي الحلقية الجذعية . [ 3 ] [ 4 ]

ناقشت العديد من المنشورات إمكانية التحكم في التفاعلات الكيميائية بهذه الطريقة، إلا أن هذا الأمر لا يزال محل جدل. [ 5 ] تحدث خطوات بعض التفاعلات في نطاق زمني فيمتوثانية، وأحيانًا في نطاق زمني أتوثانية ، [ 6 ] وقد تُنتج أحيانًا نواتج وسيطة . ولا يمكن دائمًا استنتاج هذه النواتج الوسيطة من خلال ملاحظة نواتج البداية والنهاية.

مطيافية الضخ والاستشعار

تُعرف أبسط الطرق، ولا تزال من أكثر التقنيات شيوعًا، باسم مطيافية الضخ والاستشعار . في هذه الطريقة، تُستخدم نبضتان ضوئيتان أو أكثر، تفصل بينهما فترات زمنية متغيرة، لدراسة العمليات التي تحدث أثناء التفاعل الكيميائي. تبدأ النبضة الأولى (الضخ) التفاعل، إما بكسر رابطة أو بإثارة أحد المتفاعلات. ثم تُستخدم النبضة الثانية (الاستشعار) لمراقبة تقدم التفاعل بعد فترة زمنية محددة من بدء التفاعل. ومع تقدم التفاعل، تتغير استجابة النظام المتفاعل لنبضة الاستشعار. ومن خلال المسح المستمر للفترات الزمنية بين نبضات الضخ والاستشعار، ومراقبة الاستجابة، يستطيع الباحثون إعادة بناء مسار التفاعل كدالة للزمن.

أمثلة

تفكك البروم

استُخدمت الكيمياء الفيمتوية لإظهار المراحل الإلكترونية المعتمدة على الزمن لتفكك البروم . [ 7 ] عند تفككه بواسطة  نبضة ليزر بطول موجي 400 نانومتر، تتمركز الإلكترونات تمامًا على الذرات الفردية بعد 140  فيمتوثانية، مع فصل ذرات البروم بمسافة 6.0  أنغستروم بعد 160  فيمتوثانية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ زويل، أ.ح. (23 ديسمبر 1988). "كيمياء الفيمتو بالليزر". مجلة ساينس . 242 (4886): 1645-1653 . رمز Bibcode : 1988Sci...242.1645Z . doi : 10.1126/science.242.4886.1645 . ISSN 0036-8075 . PMID 17730575. S2CID 220103588 .   
  2. ↑ جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1999 ، مقال على موقع nobelprize.org
  3. ↑ كاداكوزا، ب.م.؛ تشاو، ل.؛ شيا، ت. (2009). "التوزيع التوافقي وديناميكيات القاعدة فائقة السرعة لإنزيم ليدزيم". الكيمياء الحيوية . 48 (22): 3807-3809 . doi : 10.1021/bi900256q . PMID 19301929 . 
  4. ^ لو جيا. كاداكوزا، بينا م.؛ تشاو، ليانغ؛ وآخرون . (2011). “عرض المجموعة الديناميكية للمشهد التوافقي لـHIV-1 TAR RNA والتعرف على Allosteric”. الكيمياء الحيوية . 50 (22): 5042–5057 . دوى : 10.1021/bi200495d . بميد 21553929 .  
  5. ↑ "كيمياء الفيمتو: الماضي والحاضر والمستقبل" . أ. هـ. زويل، الكيمياء البحتة والتطبيقية ، المجلد 72، العدد 12، الصفحات 2219-2231، 2000.
  6. ↑ كلينغ، ماتياس ف.؛ فراكينغ، مارك ج. ج. (1 مايو 2008). "ديناميكيات الإلكترون في نطاق الأتوثانية". المراجعة السنوية للكيمياء الفيزيائية . 59 (1): 463-492 . Bibcode : 2008ARPC...59..463K . doi : 10.1146/annurev.physchem.59.032607.093532 . PMID 18031218 . 
  7. ↑ لي، وين؛ وآخرون . (23 نوفمبر 2010). "تصوير إعادة ترتيب الإلكترونات في المكان والزمان أثناء الانتقال من الجزيء إلى الذرات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 107 ( 47): 20219-20222 . رمز Bibcode : 2010PNAS..10720219L . doi : 10.1073/pnas.1014723107 . PMC 2996685. PMID 21059945 .   

للمزيد من القراءة

أندرو إم. واينر (2009). البصريات فائقة السرعة . وايلي. ISBN 978-0-471-41539-8أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 2017-11-03 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2010-01-06 .