قام الباحثون في التخنيون بالتعاون مع منظرين من كندا وهولندا بتطوير طريقة مبتكرة للتنبؤ بسلوك الجزيء الذي يضرب السطح. تتيح هذه الطريقة دراسة آليات التفاعل الأساسية التي تشكل أساس العمليات الصناعية المهمة مثل إنتاج الهيدروجين والأمونيا
بواسطة: لوتيم بوشبيندر
الالتقاء بين مادتين هو قلب الكيمياء، وتعتمد نتائجه على الهوية الكيميائية للمادتين ومتغيرات أخرى، بما في ذلك سرعة الجزيء وزاوية الارتطام. طور الباحثون في كلية شوليك للكيمياء في التخنيون طريقة مبتكرة للتحكم في حالات دوران الجزيء قبل أن يلتقي بسطح مصنوع من مادة أخرى، لتوصيف هذه الحالات وقياس سلوك الجزيء بعد الاصطدام.
قام الدكتور عوديد جودسي والطالبان جيفن كوريم ويوسي ألكوفي، بتوجيه من البروفيسور جيل ألكسندروفيتش، بتطوير طريقة عامة لدراسة سلوك الجزيئات التي تصطدم بالسطح. ركزت مجموعة البحث على جزيئات الهيدروجين التي تضرب بنفس السرعة، ولكن في حالات دوران مختلفة، على أسطح نحاسية ناعمة للغاية وعلى أسطح نحاسية ذات أسطح متدرجة. واكتشف الباحثون أنه عندما يتم تدرج السطح، يكون تأثير الحالة الدورانية للجزيء على نمط الانعكاس من السطح أكبر. يسمح النظام الذي تم تطويره وبنائه في التخنيون بالتحكم الكامل في حالات دوران الجزيء باستخدام المجالات المغناطيسية. ويحتوي هذا النظام على كاشف يسمح باكتشاف الجزيئات العائدة من السطح وقياس اتجاهها الدوراني في الفضاء.
ولتوفير الدعم النظري للطريقة التي طورتها مجموعة أبحاث البروفيسور ألكسندروفيتز، ظهر في الصورة زميله في هيئة التدريس البروفيسور زوبر مانيف ومجموعات بحثية من كندا وهولندا. وساعدت هذه المجموعات في تحليل النتائج وتطوير النظرية، بهدف تقديم نموذج نظري يربط حالات الدوران للجزيء بنتائج الارتطام.
تمثل الطريقة التي تم تطويرها تقدمًا كبيرًا في دراسة ديناميكيات التفاعلات الكيميائية، ويخطط البروفيسور ألكسندروفيتز لتوسيع استخدامها ليشمل جزيئات مثل الميثان والأمونيا، والتي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة، وعلى أسطح البلاتين والحديد. ويقدر البروفيسور جيل أن "تطوير قدرات القياس والتطور اللاحق لطرق حسابية جديدة سيساعد الصناعات الكيميائية في المستقبل. تعد قياسات آليات التفاعل الأساسية، وفهم العوامل التي تؤثر على ناتج تصادم الجزيء والسطح، خطوة ضرورية في تطوير النماذج الحسابية للتفاعلات الكيميائية. وفي النهاية، ستسمح هذه النماذج بالتحكم في نتائج التفاعل من خلال اختيار الأسطح المثالية، وبالتالي زيادة كفاءة العمليات الكيميائية المختلفة.
تم تمويل البحث من قبل الاتحاد الأوروبي (منح ERC)، ومؤسسة الأبحاث الإسرائيلية الألمانية ومجلس البحوث الهندسية والعلوم الكندي.
