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単一ナトリウム･イオンの溶媒和をリアルタイムで追跡

Solvation of Single Sodium Ion Tracked in Real Time

By Jamie Durrani

https://www.chemistryworld.com/         2023.11.14

研究者達は、溶質イオンが周囲の溶媒に結合する様子を始めて監視した。この実験は、陽イオンと分子の複合体形成などの重要な変換をリアルタイムで追跡できるようにするための道を提供する可能性がある。

　デンマーク、オーフス大学のHenrik Stapelfeldt率いるチームは、ナトリウム･イオンが液体ヘリウムの液滴に溶けるときに何が起こるかを追跡する実験を計画した。このプロセスは、液滴の表面のくぼみにある単一のナトリウム原子から始まり、キセノン原子は液滴の内部に含まれている。研究チームは、フェムト秒レーザーパルスを使用してナトリウム原子をイオン化することで溶媒和プロセスを開始数する。ヘリウム原子は正に帯電したナトリウム･イオンに引き寄せられ、徐々に結合する。次に、2番目のレーザーパルスがキセノン原子をイオン化する。正に帯電したキセノン・イオンはナトリウム・ヘリウム錯体を反発し、液滴から放出される。研究チームは検出器を使用して、放出された錯体を監視し、ナトリウム･イオンに結合しているヘリウム原子の数を測定できる。最初のレーザーパルスと2番目のレーザーパルスの間の時間を変えることで、チームは溶媒結合プロセスが起こる速度についての洞察を得た。

　実験では、最初の5つのヘリウム原子が、ピコ秒あたり2原子(1兆分の1秒)の速度でナトリウム･イオンに結合する固有の特性によりが示された。Stapelfeldtのチームは、この発見によりイオン溶媒和の理論モデルを実験的にベンチマークすることが可能になり、他のアルカリおよびアルカリ土類イオンの溶媒和ダイナミックスの測定への扉が開かれると信じている。