Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pozitronové sloučeniny, konkrétně vázané stavy pozitronů s běžnými atomy, molekulami nebo ionty, představují zajímavý aspekt interakcí pozitronů s hmotou a byly již experimentálně studovány prostřednictvím pozorování anihilace pozitronů v plynech. Nyní se na dosavadní výzkumy navázalo novou studií, kterou publikoval prestižní Physical Review Letters.
Vědci zkoušeli vystřelit buď pozitronový, nebo elektronový paprsek na povrch krystalu fluoridu lithného (LiF). Pomocí pečlivě umístěných elektrických polí řídili dopadající energie nabitých částic. Detekované signály pak byly použity ke spektroskopické analýze, která umožnila určit přesné složení desorbovaných iontů.
Studie vedla k závěru, že při ozáření krystalu LiF elektrony byly detekovány pouze očekávané jednoatomové ionty, a to Li+, F+ a H+ (kvůli zbytkovým plynům v experimentální komoře). Injektáž krystalu pozitrony však vedla k detekci kladně nabitých molekulárních fluorových iontů (F2+) a fluorovodíkových iontů (FH+). Jedná se o vůbec první studii popisující vznik molekulárních iontů při ozáření látky pozitrony.
Po další analýze a experimentech vědci vyvinuli model, který má objasňovat jejich pozorování. Podle tohoto modelu se při vstřikování pozitronů do pevné látky část z nich po ztrátě energie vrací na povrch. V případě krystalů LiF mohou tyto pozitrony přitahovat dva sousední záporné ionty fluoru na povrchu a vytvářet pozitronovou sloučeninu.
Pokud vázaný pozitron anihiluje s jedním z elektronů jádra fluorového iontu, je emitován zvláštní typ elektronu (tzv. Augerův elektron/Augerův jev), což vede k výměně náboje a vzniku kladného molekulárního iontu F2+. Tento iont je pak vytlačován z krystalu odpudivými silami okolních iontů Li+.
Výsledky studie by mohly prohloubit naše chápání interakcí mezi hmotou a antihmotou. „Stabilita a vazebné vlastnosti pozitronových sloučenin poskytují jedinečný pohled na interakci antičástic s běžnou hmotou, což otevírá cestu k novým výzkumům v oblasti kvantové chemie,“ uvádí spoluautor studie Takayuki Tachibana z japonské Rikkyo University. „Navržená metoda by tak mohla v budoucnu otevřít cestu ke generování nových molekulárních iontů a molekul.“
Technika by mohla být využita pro řadu aplikací. Průvodní tisková zpráva zmiňuje modifikaci povrchu materiálů a studium jejich vlastností s nebývalou přesností ve vědách o materiálech. Další potenciální aplikace zahrnují terapii rakoviny, kvantové počítače, skladování energie a elektronické přístroje nové generace.
T. Tachibana et al, Molecular Ion Desorption from LiF(110) Surfaces by Positron Annihilation, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.143201
Zdroj: Tokyo University of Science / Phys.org přeloženo/zkráceno
