Untuk pertama kalinya dalam sejarah, para ilmuwan berhasil menangkap oksigen murni dalam air

Dalam sebuah studi baru, tim peneliti untuk pertama kalinya berhasil menangkap gambar atom oksigen dalam air, menggunakan fluoresensi yang dipancarkan oleh atom oksigen yang tereksitasi sebelum dinetralkan oleh air di sekitarnya.

Meskipun menjadi salah satu unsur terpenting bagi kehidupan, atom oksigen masih menyimpan sejumlah misteri yang mengejutkan, karena para ilmuwan masih belum memahami bagaimana reaksinya dalam kehidupan. lingkungan berair.

Ini adalah poin penting: sifat pengoksidasi atom oksigen sangatlah ekstrim berguna dalam bidang kedokteran dan dalam industri, jadi memahami bagaimana oksigen bereaksi dalam air sangatlah penting.

Menjawab pertanyaan luar biasa ini secara praktis tidak mungkin dilakukan karena keterbatasan teknologi.

Upaya sebelumnya untuk mengukur oksigen atom dalam air telah gagal, begitu juga dengan cairan dengan cepat menetralkan atom yang tereksitasi sebelum dapat didaftarkan.

Namun kini, tim ilmuwan dari North Carolina State University, Princeton, dan Texas A&M telah mencapai terobosan signifikan, dengan menggunakan teknik laser untuk femtodetik (10⁻¹⁵ detik) mampu menarik oksigen atom dan merekam fluoresensi yang dihasilkan sebelum padam.

Hasil dari belajar disajikan dalam artikel yang dimuat di majalah tersebut Komunikasi Alam.

“Pengukuran menunjukkan hal itu atom oksigen tetap ada selama puluhan mikrodetik di dalam air, menembus ratusan mikrometer ke dalam cairan,” tulis penulis penelitian.

“Ini mengamati umur panjang memiliki implikasi yang signifikanmenyarankan perlunya menilai kembali model reaktivitas yang ada dan transportasi oksigen atom terlarut”, tambah para peneliti.

Untuk mencapai terobosan ini, para peneliti menggunakan teknik yang dikenal sebagai fluoresensi yang diinduksi penyerapan dua fotonatau TALIF; dan, tidak seperti banyak proses ilmiah lainnya, nama ini sebenarnya bersifat deskriptif.

Para ilmuwan mengukur atom oksigen individu ini dengan memaksanya untuk menyerap dua foton secara bersamaan, yang menempatkan mereka dalam keadaan tereksitasi. Ketika mereka kembali ke keadaan dasarnya, mereka melepaskan energi berlebih dalam bentuk fluoresensi. Mengukur kelebihan energi – atau cahaya –adalah mungkin untuk menentukan konsentrasi bentuk tertentu suatu unsur.

Tampaknya sederhana, bukan?? Masalahnya adalah keadaan tereksitasi ini tidak bertahan lama, seperti halnya keadaan cair memadamkannya dengan cepat.

Namun kali ini, penggunaan laser femtosecond mengeksitasi atom dengan sangat cepat sehingga tim peneliti memiliki rentang waktu yang cukup lama untuk atom tersebut. ditangkap sebelum dinetralkan.

Menurut Phys.orgpara ilmuwan kemudian membandingkan hasil fluoresensi dengan sinyal kepadatan xenon yang dikalibrasi, karena, seperti yang dijelaskan oleh penulis penelitian, ini menyajikan skema eksitasi dan fluoresensi dua foton yang hampir identik.

Data ini kemudian dimasukkan ke dalam simulasi untuk memperkirakan frekuensi tumbukan atom yang tereksitasi dengan molekul air, dan penelitian tersebut menyimpulkan bahwa ada perkiraan total 10¹⁶ cm⁻³ atom dekat dengan permukaan air.

Salah satu proses yang ingin dipahami oleh konfigurasi ini adalah alasannya percabangan efektif, yaitu fraksi atom yang tereksitasi yang masing-masing memancarkan foton.

Salah satu keterbatasan penelitian ini terletak pada asumsi implisit bahwa setiap tumbukan antara atom-atom yang tereksitasi oleh laser dan air selalu menghasilkan de-eksitasibila tumbukan dapat terjadi tanpa memadamkan atom.

Oleh karena itu, penulis menekankan bahwa nilai kepadatan oksigen tersebut di atas rmewakili, paling banter, perkiraan maksimuma, dan bukan angka pastinya.

Seperti disebutkan sebelumnya, penelitian tersebut juga mencatat bahwa oksigen sebenarnya bisa bertahan selama puluhan mikrodetik dan menempuh jarak ratusan mikrometer.

Meskipun jarak ini sangat singkat bagi kamijauh lebih tinggi dari perkiraan para ilmuwan, yang berarti bahwa penelitian di masa depan harus menggali lebih dalam fenomena ini dan model yang ada mengenai perilaku oksigen dalam air harus diperbarui.