Para ilmuwan di Fritz Haber Institute dari Max Planck Society dan kolaborator internasional mengatakan bahwa mereka telah merekonstruksi sebuah "film" waktu nyata tentang pergerakan atom selama hingga satu pikodetik sebelum peristiwa peluruhan yang dimediasi transfer elektron (ETMD), yang menunjukkan bahwa pergerakan nuklir dan geometri dapat sangat memengaruhi kapan peluruhan terjadi dan apa yang dihasilkannya.
Para ilmuwan dari Fritz Haber Institute dari Max Planck Society dan kolaborator internasional telah merekonstruksi atom yang bergerak tepat sebelum proses akibat radiasi yang dikenal sebagai peluruhan yang dimediasi transfer elektron (ETMD), dengan menggunakan sistem model sederhana yang terdiri dari satu atom neon yang terikat secara lemah pada dua atom kripton (trimer NeKr2). (sciencedaily.com)
Dalam ETMD, atom yang awalnya tereksitasi mengalami relaksasi dengan mengambil elektron dari tetangga terdekat, sementara energi yang dilepaskan mengionisasi atom ketiga di dekatnya, menghasilkan elektron berenergi rendah. Tim tersebut mempelajari dinamikanya dengan mengionisasi inti neon menggunakan sinar-X lunak, kemudian mengikuti evolusi sistem selama hingga satu pikodetik—jendela waktu yang sangat lama dalam skala waktu atom—sebelum peluruhan terjadi. (sciencedaily.com)
Untuk melakukan hal ini, peneliti menggunakan mikroskop reaksi COLTRIMS di sinkrotron BESSY II di Berlin dan PETRA III di Hamburg. Mereka menggabungkan pengukuran tersebut dengan simulasi ab initio yang melacak ribuan kemungkinan lintasan nuklir, yang memungkinkan mereka merekonstruksi geometri atom pada saat ETMD terjadi dan memperkirakan bagaimana probabilitas peluruhan bervariasi sepanjang jalur yang berbeda. (sciencedaily.com)
"Film" yang direkonstruksi tersebut mengungkapkan bahwa atom-atom tidak tetap diam dalam satu susunan. Sebaliknya, trimer tersebut menunjukkan pergerakan seperti menjelajah (roaming) yang terus-menerus membentuk kembali geometri, yang pada gilirannya memengaruhi waktu dan hasil dari proses ETMD. (sciencedaily.com)
"Kami benar-benar dapat menyaksikan bagaimana atom-atom bergerak sebelum peluruhan terjadi," ujar Florian Trinter, salah satu penulis utama, dalam sebuah pernyataan. "Peluruhan bukan sekadar proses elektronik—peluruhan tersebut dikendalikan oleh pergerakan nuklir dengan cara yang sangat langsung dan intuitif." (sciencedaily.com)
Studi tersebut melaporkan bahwa geometri yang berbeda mendominasi pada waktu yang berbeda. Tak lama setelah ionisasi, peluruhan terjadi di dekat geometri keadaan dasar; pada waktu antara, satu atom kripton bergerak lebih dekat ke neon sementara yang lain menjauh, suatu konfigurasi yang mendukung donasi elektron dan transfer energi jarak jauh; dan pada waktu selanjutnya, atom-atom tersebut mengeksplorasi konfigurasi yang hampir linier dan sangat terdistorsi yang konsisten dengan gerakan mengayun seperti menjelajah. Para penulis melaporkan bahwa pembentukan kembali ini dapat membuat laju peluruhan sangat bergantung pada waktu, bervariasi hingga hampir satu orde besaran tergantung pada geometrinya. (phys.org)
"Atom-atom tersebut mengeksplorasi wilayah ruang konfigurasi yang luas sebelum peluruhan akhirnya terjadi," kata penulis senior Till Jahnke. "Hal ini menunjukkan bahwa pergerakan nuklir bukanlah koreksi kecil—pergerakan nuklir secara fundamental mengendalikan efisiensi peluruhan elektronik non-lokal." (sciencedaily.com)
ETMD telah menarik perhatian dalam kimia radiasi karena kemampuannya dalam menghasilkan elektron berenergi rendah secara efisien, yang secara luas dipahami berkontribusi pada kerusakan kimia dalam cairan dan materi biologis. Para peneliti mengatakan bahwa penentuan bagaimana ETMD bergantung pada struktur dan pergerakan dapat membantu menyempurnakan model efek radiasi di air dan lingkungan biomolekuler serta membantu interpretasi eksperimen sinar-X ultra-cepat. (sciencedaily.com)
Hasil penelitian ini diterbitkan dalam Journal of the American Chemical Society dalam sebuah makalah berjudul "Tracking the Complex Dynamics of Electron-Transfer-Mediated Decay in Real Space and Time." (sciencedaily.com)
