Para peneliti telah menggunakan spektroskopi neutron untuk mengungkap pergerakan trifenilfosfina yang unik dan mirip penjelajah bulan pada grafit, sehingga meningkatkan pemahaman kita tentang gerakan molekuler dan penerapannya dalam ilmu material. Kredit: TU Graz
Wawasan skala nano tentang gerakan molekul di permukaan.
Para peneliti memanfaatkan data spektroskopi neutron dari ILL untuk mendapatkan wawasan inovatif mengenai gerakan molekul di skala nano, menawarkan perspektif baru yang dapat mempengaruhi perkembangan material dan teknologi masa depan. Studi ini baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Kimia Komunikasi.
Selama bertahun-tahun, para ilmuwan tertarik dengan cara molekul bergerak melintasi permukaan. Proses ini sangat penting untuk berbagai aplikasi, termasuk katalisis dan pembuatan perangkat skala nano.
Kini, dengan menggunakan eksperimen spektroskopi neutron yang dilakukan di Institut Laue-Langevin (ILL) dan model teoretis tingkat lanjut serta simulasi komputer, tim yang dipimpin oleh Anton Tamtögl, dari Universitas Teknologi Graz, mengungkap pergerakan unik trifenilfosfin (PPh3) molekul pada permukaan grafit, perilaku yang mirip dengan penjelajah bulan nanoskopik.
Faktanya, PPh3 molekul menunjukkan bentuk gerak yang luar biasa, menggelinding dan menerjemahkan dengan cara yang menantang pemahaman sebelumnya. Gerakan mirip penjelajah bulan ini tampaknya difasilitasi oleh geometri uniknya dan ikatan tiga titik dengan permukaan.
“Menyelidiki dunia kompleks gerak molekul pada permukaan grafit merupakan perjalanan yang mengasyikkan,” ungkap Anton Tamtögl, sambil menambahkan: “Pengukuran dan simulasi menyingkapkan gerakan dan ‘tarian’ molekul yang canggih, memberikan kita pemahaman yang lebih mendalam tentang dinamika permukaan. dan membuka cakrawala baru untuk ilmu material dan nanoteknologi.”
Video yang mengilustrasikan pergerakan molekul trifenilfosfin tunggal di atas grafit pada tampilan atas, seperti yang diekstraksi dari simulasi dinamika molekul pada suhu 300 K. Kredit: TU Graz
Peran Trifenilfosfin dalam Industri
Trifenilfosfin adalah molekul penting untuk sintesis senyawa organik dan nanopartikel dengan banyak aplikasi industri. Molekul tersebut menunjukkan geometri yang aneh: PPh3 berbentuk piramida dengan susunan tiga kelompok atom siklik seperti baling-baling (lihat gambar).
Neutron menawarkan kemungkinan unik dalam studi struktur dan dinamika material. Dalam percobaan biasa, neutron yang tersebar pada sampel diukur sebagai fungsi dari perubahan arah dan energinya. Karena energinya yang rendah, neutron merupakan probe yang sangat baik untuk mempelajari eksitasi berenergi rendah seperti rotasi molekul dan difusi. Pengukuran spektroskopi neutron dilakukan di ILL Instruments IN5 (spektrometer TOF) dan IN11 (spektrometer neutron spin-echo).
Ilustrasi menunjukkan molekul trifenilfosfin tunggal di atas grafit. Kredit: TU Graz
“Sungguh menakjubkan melihat bagaimana spektrometer ILL yang kuat memungkinkan kita mengikuti dinamika sistem molekuler yang menakjubkan ini meskipun jumlah sampelnya kecil,” kata ilmuwan ILL Peter Fouquet, menjelaskan bahwa “Sinar neutron tidak menghancurkan sampel sensitif ini dan memungkinkan terjadinya perbandingan sempurna dengan simulasi komputer.”
Hasil penelitian menunjukkan bahwa PPh3 molekul berinteraksi dengan permukaan grafit sedemikian rupa sehingga memungkinkan mereka bergerak dengan hambatan energi yang sangat rendah. Pergerakan ini dicirikan oleh rotasi dan translasi (gerakan lompatan) molekul. Meskipun rotasi dan gerakan intramolekul mendominasi hingga sekitar 300 K, molekul mengikuti gerakan lompatan translasi tambahan melintasi permukaan dari 350-500 K.
Memahami mekanisme rinci gerakan molekul pada skala nano membuka jalan baru untuk pembuatan material canggih dengan sifat yang disesuaikan. Selain kepentingan mendasar, pergerakan PPh3 dan senyawa terkait pada permukaan grafit sangat penting untuk aplikasi.
Referensi: “Gerakan molekul penjelajah bulan nanoskopik melalui terjemahan dan rotasi trifenilfosfin pada grafit” oleh Anton Tamtögl, Marco Sacchi, Victoria Schwab, Michael M. Koza dan Peter Fouquet, 6 April 2024, Kimia Komunikasi.
DOI: 10.1038/s42004-024-01158-7
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
