【氧同位素，大大地提高了中子散射】

江南布衣

【氧同位素，大大地提高了中子散射】

 

 

 

館際互借 D4C實驗

首次由一個國際研究小組已使用氧的不同同位素的中子散射測量。

 

科學家們使用了新技術，以確定正常和重水的分子結構之間的重要差異，說它可以用來研究氧化物材料的範圍廣泛，包括一些眼鏡。

 

中子散射樣品發射的中子束和研究產生的中子的波長對樣品的原子核之間的距離是相同的大小時發生的衍射圖樣。

 

雖然通常與晶體材料的研究，這項技術可用於研究，如液體的無序材料。

 

科學家通常不能從無序樣品中提取的信息，因為它是不可能區分從不同的原子核對散射。

 

然而，更多的信息，可重複用一種類型（通常是氫）原子由一個合適的同位素相同的原子（通常是氘）取代樣品的散射實驗。

 

這改變了衍射圖樣，因為中子散射不同，從不同的同位素相同的細胞核。

 

減去一個固定的模式，因此從其他葉的格局取代核單獨的貢獻。

 

相同的，但不同的氫與氘代已經成為一個成功的技術，因為這兩種同位素之間的散射是如此顯著的不同。

 

不過，也有兩個缺點。

 

首先，該技術是基於假設氫和氘的化學性質是相同的，這是唯一真正的最高點。

 

氘是兩次大量的氫，這意味著兩種同位素並不總是行為的分子內的相同的方式。

 

第二個問題是，物理學家們一直認為，尤其是對一些感興趣的其他重要的原子 - 碳和氧同位素之間的散射 - 對比太小，給一個有用的信號。

 

現在，英國巴斯大學的菲利普鮭魚和Anita Zeidler，亨利菲舍爾研究所勞厄-朗之萬（館際互借），和他們的同事在橡樹嶺國家實驗室，斯坦福大學和維也納科技大學，已經證明了新的同位素替代技術，解決了這兩個問題。

 

他們的突破，借鑒了在2008年開發的一個技術團隊的幾名成員，曾希望利用兩種碳同位素之間的差異在散射。

 

雖然這種差別被證明比以前認為的要小，然後，研究人員把注意力轉向氧-18和氧16。

 

現在，英國巴斯大學的菲利普鮭魚和Anita Zeidler，亨利菲舍爾研究所勞厄 - 朗之萬（館際互借），和他們的同事在橡樹嶺國家實驗室，斯坦福大學和維也納科技大學，已經證明了一個新的同位素替代技術，解決了這兩個問題。

 

這一次，他們發現了一個更大的差別比預期 - 以至於，研究人員提前與水的氧同位素替代使用在病人的中子源D4C儀器測量了。

 

在他們的實驗中，鮭魚和他的同事一個中子衍射測量水樣品由氧16和氫，和氧18和氫組成的樣本上的第二個。

 

減去從其他的衍射圖樣，給出了在水中的氧和氫原子核之間的分離 - 氧氫鍵長度。

 

然後重複使用的氘，而不是氫的測量。

 

利用這些數據，該小組正常和重水之間的差異，第一次能夠研究的重要。

 

競爭效應：

特別是，研究人員發現，有一個0.5％的氧氣，氫氣和氧氣的氘債券之間的長度差異。

 

這一發現支持了一個“競爭的量子效應”液態水的結構和動力學模型，它描述。

 

現在這個信息可以被用於創造更逼真的計算機模擬液態水 - 一個已經被證明很難有效地模擬物質。

 

在英國的ISIS中子實驗室的Alan索珀說，明顯的氧同位素方法的可行性研究人員的確認是“重大突破”。

 

不過，他指出，即使是在兩者之間的氧同位素的散射修訂後的差異，需要一個非常穩定的文書。

 

“目前，在館際互借 D4C是未來的遊戲，在穩定性方面”索珀告訴 physicsworld.com。

 

他還警告說，下一代將散裂中子源的來源 - 的基礎上，而不是像病人反應堆的加速器 - 並可能因此不能用於測量這些不夠穩定。

 

鮭魚是更加自信，目前正在建SNS在橡樹嶺隊成員約爾格 Neuefeind散裂源出游牧儀器測試點- - 建議，將提供可比較穩定，D4C。

 

以及研究水，鮭魚和他的同事認為，氧同位素替代可用於與氧含量大於 33％左右的其他材料。

 

原則上，它可以應用於玻璃狀固體 - 到目前為止已被證明是非常困難模式的材料。

 

然而，索珀點指出，這種分析將要解決的可能性小的，隨機的，不同的玻璃樣品之間的結構性差異可能壓倒同位素替代所產生的任何分歧。

 

另一方面，鮭魚，認為氧化眼鏡與應用技術相關的潛在回報“將超過抵消任何剩餘的技術問題”。

 

這項工作是在“物理評論快報”報導。

 

關於作者麥高約翰斯頓是physicsworld.com編輯器。

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/47436