Kwazi-elastyczne rozpraszanie neutronów (QENS) Badanie ruchów molekularnych

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Kwazi-elastyczne rozpraszanie neutronów (QENS) Badanie ruchów molekularnych"

Kinga Przybysz
7 lat temu
Przeglądów:

1 Kwazi-elasyczne ozaszanie neuonów QENS Badanie uchów molekulanych Jan Kawczyk Insyu Fizyki Jądowej im. Henyka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk Kaków

2 Rozaszanie neuonów zimnych i emicznych Meoda badania sukuy i dynamiki faz skondensowanych Neuony zimne E =.5 mev λ = 4 Å E = mev T K Neuony emiczne E = mev λ =.9 Å E = 5 mev T K

3 QENS - meoda badawcza ozwalająca uzyskiwać infomacje o szybkich ~ s sochasycznych uchach molekuł i gu molekulanych. Badanie zaówno uchów anslacyjnych jak i oacyjnych eoienacji. Meoda komlemenana do elaksacji dielekycznej sekoskoii IR i amanowskiej NMR Infomacje o ędkości oaz geomeii uchu. Model zekój czynny doasowanie do zmiezonych widm QENS.

4 Podwójnie óżniczkowy zekój czynny I ~ d d d k' S k κ E κ k k' 4 E' b Pawo ozaszania scaeing law S iκω κ e G dd Funkcja koelacji G oisuje sukuę i dynamikę óbki

5 Rozaszanie neuonów sójne niesójne S κ coh S κ inc izooy sin d d d k' k coh S coh inc κ S κ inc coh 4 b inc 4 b b inc H coh H coh inc D D C O N [ban]

6 Rozaszanie neuonów Sójne Niesójne Elasyczne Nieelasyczne Sójne elasyczne Sójne nieelasyczne Niesójne elasyczne Niesójne nieelasyczne

7 Dyfakcja neuonów neuonogafia ozaszanie sójne elasyczne INS ozaszanie nieelasyczne sójne i niesójne QENS ozaszanie niesójne awie elasyczne

8 Dyfakcja neuonów ozaszanie sójne elasyczne sukua kysalogaficzna INS ozaszanie nieelasyczne sójne i niesójne kzywe dysesji gęsość sanów wzbudzonych fonony magnony

9 Inensiy Dyfakcja neuonów ozaszanie sójne elasyczne sukua kysalogaficzna 9 K K 5 K K K K d hkl INS ozaszanie nieelasyczne sójne i niesójne kzywe dysesji gęsość sanów wzbudzonych fonony magnony

10 G H Inensiy Dyfakcja neuonów ozaszanie sójne elasyczne sukua kysalogaficzna 9 K K 5 K K K K d hkl INS ozaszanie nieelasyczne sójne i niesójne HMB K kzywe dysesji gęsość sanów wzbudzonych fonony magnony K K 4 6 E [mev]

11 Inensiy QENS ozaszanie niesójne oszezone maksimum elasyczne szybkie ~s uchy sochasyczne molekuł i gu molekulanych uchy anslacyjne i oacyjne eoienacja K 7 K 4 K K 8 K 5 K K K K Enegy [mev]

12 d d G e S ω i κ κ ~ κ S k k' d d d I Pawo funkcja ozaszania Sκ ω: Funkcja koelacji G oisuje gęsość awdoodobieńswa znalezienia aomu w chwili w unkcie jeśli w chwili = jakiś aom był w unkcie : j i j i d G

13 Rozaszania niesójne: S inc i ω κ κ e G S dd Klasyczna funkcja auokoelacji G s - gęsość awdoodobieńswa znalezienia aomu chwili w unkcie jeśli en sam aom w chwili = był w unkcie : G s

14 Reoienacja Model jednoosiowych zeskoków o º n. gua CH d = λ d d = d d = - d + d = = - λ d = = = = = = λ Równania Chamana-Kołmogoowa: i j d k ik k j d

15 d d d d d d j ij ij ij e e d d d d d d d Śedni czas między zeskokami czas ezydencji

16 G s d d G e S s ω i inc κ κ G s cos cos d d G e d e S s i i inc κ sin cos κ κ

17 ] [ ] [ cos cos cos cos cos cos d e d e d e d d e d e S i i i i i inc κ sin J sin cos cos d e i d e S i inc [ ] J κ

18 sin sin S inc κ Dla óbki olikysalicznej x x x d x sin j cos sin J sin HWHM funkcji Loenza J J J ] [ d e e e S i inc κ

19 S Szybka sochasyczna eoienacja molekuł i gu molekulanych Składowa elasyczna I EL i kwazi-elasyczna I QEL Γ ~ / EISF I EL I EL I QEL fκ

20 N Jednoosiowe zeskoki omiędzy N ównoważnymi ołożeniami N N l N lm N m x N x f f f S l N m i i i N i i inc sin sin cos sin J κ κ κ Jednoosiowa dyfuzja oacyjna J J Dl S l l l l l inc κ κ κ Izooowa dyfuzja oacyjna j j l Dl l S l l l l l inc κ κ κ

21 Dyfuzja anslacyjna Równanie dyfuzji D wsółczynnik dyfuzji G G D 4 ex 4 D S D D G κ G G

22 S Szybkie anslacyjne uchy sochasyczne molekuł i gu molekulanych Tylko składowa kwazi-elasyczna Γ = fκ

23 Pzykłady zasosowania meody QENS: Heksameylobenzen HMB Komleks HMB-TCNQ Komleks nafalen-tcnb Ciekły kyszał 5*CB

24 HMB heksameylobenzen J. Kawczyk J. Maye I. Nakaniec M. Nowina Konoka A. Pawlukojć O. Seinsvoll J.A. Janik Physica B

25 Sekome TOF Kjelle Nowegia NERA Dubna Rosja E o = 4.66 mev 4.65 mev κ =.9 Å Å - T = K K K K E =. mev.7 mev Należy uwzględnić oawki na: - ozaszanie naczyńka omiaowego - ło szybkich neuonów - ło ozaszania sójnego - ozaszanie wielokone.

27 S κ sin sin S diff l κ J κ J κ Dl l l l l Funkcja zdolności ozdzielczej Res Res = A + B - ex - - / z doasowania do widma dla T = K A B Doasowanie slou Sκ Res do wyników z doasowania modelu zeskoków o º T = K T = K = s =. s

29 Pawo Aheniusa z doasowania T = o ex E a /RT E a = 8 kj/mol

31 Pawo Aheniusa z doasowania T = o ex E a /RT E a = 8 kj/mol

32 HMB heksameylobenzen J. Kawczyk J. Maye I. Nakaniec M. Nowina Konoka A. Pawlukojć O. Seinsvoll J.A. Janik Physica B

34 Pzykłady zasosowania meody QENS: Heksameylobenzen HMB Komleks HMB-TCNQ Komleks nafalen-tcnb Ciekły kyszał 5*CB

35 Komleks z zeniesieniem ładunku HMB -TCNQ eacyjanochinodimean HMB TCNQ W. Sawka-Dobowolska G. Bao L. Sobczyk A. Pawlukojć H. Pasiewicz-Bąk H. Rundlöf J. Kawczyk M. Nowina-Konoka P. Jagielski J.A. Janik M. Page O. Seinsvoll E. Gech J. Nowicka-Scheibe J. Chem. Phys

36 Inensiy 9 K K 5 K Enegy [mev] 95 K 75 K 5 K K K 5 K K

37 HMB TCNQ heksameylobenzen eacyjanochinodimean

38 HMB szybka eoienacja oonów 8/ Model naychmiasowych zeskoków o o S κ sin sin κ zekaz ędu zekaz enegii odległość oonów od osi eoienacji =.6 Å a = długość zeskoku = / śedni czas między zeskokami a. TCNQ nieuchome oony 4/ Wkład ylko do części elasycznej

39 8 4 S S κ κ Funkcja zdolności ozdzielczej Res Res = A + B - ex - - / z doasowania do widma dla T = K A B Doasowanie slou Sκ Res do wyników z doasowania = 6 s T = K = s T = 9 K HMB: = s T = K =. s T = K

40 T = K T = 95 K

41 Pawo Aheniusa z doasowania E a T = o ex E a /RT E a =.7 kj/mol ln E a =.8 kj/mol /T [/K] HMB: E a = 8 kj/mol

42 Pzykłady zasosowania meody QENS: Heksameylobenzen HMB Komleks HMB-TCNQ Komleks nafalen-tcnb Ciekły kyszał 5*CB

43 Nafalen TCNB eacyjanobenzen 6º 44º K. Czaniecka J.M. Janik J.A. Janik J. Kawczyk I. Nakaniec J. Wąsicki R. Kowal K. Pigoń K. Ones J. Chem. Phys

44 λ λ π-φ φ a a a a a f f f f f f f f f f f f f S i i i j j cos sin sin L ]L [ 4 ]L [ 4 ]L [ 4 ] [ 4 κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ κ Model jednoosiowych zeskoków omiędzy czeema nieównoważnymi ołożeniami J. Kawczyk Aca Phys. Pol. A

45 T = K T = 7 K = 7 s = s

46 Pzykłady zasosowania meody QENS: Heksameylobenzen HMB Komleks HMB-TCNQ Komleks nafalen-tcnb Ciekły kyszał 5*CB

47 Q =.6 Å -.69 Å - T = 5.9 K 5.7 K H. Suzuki A. Inaba J. Kawczyk M. Massalska-Aodź T. Kikuchi O. Yamamuo Jounal of Non-Cysalline Solids 57 74

50 Skala czasowa Śedni czas między zeskokami czas koelacji Zależność T enegia akywacji Sała dyfuzji anslacyjnej Geomeia uchu Reoienacja dyfuzja anslacyjna Cała molekuła gua molekulana omień eoienacji deueacja Pzeskoki o jaki ką? dyfuzja oacyjna Nieuchome aomy Udział w kilku uchach

Podobne dokumenty

Jan Krawczyk Kraków, Instytut Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk

Jan Krawczyk Kraków, Instytut Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk Jan Krawczyk Kraków, 10.12.2012 Instytut Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk Rozpraszanie neutronów zimnych i termicznych jest metodą eksperymentalną bardzo dobrze nadającą