فیزیک مولکولی

فیزیک مولکولی شامل پدیده‌های فیزیکی متعددی است که نقش مولکول‌ها برای درکشان اساسی است. بخش مهمی از رشته‌های تقریبا پیوسته‌ای که به آن‌ها خوشه می‌گویند ، در این بحث کنار گذاشته شده است، هر چند که این‌ها اغلب بعضی از ویژگی‌های مولکول‌های معمولی‌تر را هم از خود نشان می‌دهند.

هدف فیزیک مولکولی درک پدیده‌های بزرگ مقیاسی است که در آن‌ها این سازه‌های بنیادی نقش دارند و ویژگی‌های ساختاری تک تک این سازه‌ها هم حائز اهمیت است. رفتار ماده چگال را غالبا می‌شود به خوبی با مشخصه‌هایی توصیف کرد که فقط به این مربوط می‌شوند که این ماده مجموعه‌ای از تعداد زیادی ذره است و چندان ارتباطی هم به جزئیات ساختاری این ذرات ندارد. کار اصلی فیزیک مولکولی، مطالعه آن ویژگی‌های بسیار متعدد ماده است که به صراحت به مشخصه‌های مولکول‌های سازنده ماده بستگی دارند.

علم مولکول‌ها زمینه بسیار وسیعی است که بخش گسترده‌ای از پژوهش‌ها و کاربردها، از جمله شیمی و زیست‌شناسی را در بر می‌گیرد. مطالعه مولکول‌ها و یون‌های مولکولی که ساختار و ویژگی‌ها، برخوردها و برهم کنش با الکترون‌ها، میدان‌های خارجی و جامدات را نیز شامل می‌شود. در این زمینه مهم فیزیک، جزئیات شکل مولکول‌ها و برهم کنش‌های مولکولی را در سطح کوانتومی مطالعه می‌کنند. فیزیک مولکولی هم علم پایه است و هم علمی عملی که به پرسش‌هایی درباره رفتار ماده و انرژی در سیستم‌های مولکولی‌ای که قابل کاوش و کنترل هستند پاسخ می‌دهد. تاکید این شاخه بر اجزای معمولی سازنده دنیای اطراف و بر پدیده‌هایی است که در گستره‌های دما و انرژی‌ای رخ می‌دهند که مشخصه‌های فعالیت‌های روزانه انسان می‌باشند.

فیزیک مولکولی، به عنوان یک علم پایه، به پرسش‌هایی بنیادی درباره دنیای فیزیکی پاسخ می‌دهد و با آن می‌توان نظریه‌های بنیادی فیزیکی مانند الکترودینامیک کوانتومی، اندازه‌گیری کوانتومی، نسبیت و برگشت زمان را به دقت آزمود. دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌های جهان عموما در حوزه علم مولکول‌ها انجام می‌شوند زیرا زمان و بسامد اصولا در حوزه سیستم‌های مولکولی قرار دارند. آمیختگی فیزیک مولکولی و نورشناسی نوین، یکی از پیشرفت‌های کلیدی درک ما از نقش خرد مقیاس مولکول‌ها در پدیده‌ها و فرآیندهای گوناگون است.

با ظهور تابش لیزر روش‌های جدیدی برای برانگیزش نوری مولکول‌ها به دست آمد که با چشمه‌های کلاسیک در دسترس نبود. این روش اشکال مهمی داشت که ناشی از این واقعیت است که بیشتر مولکول‌ها در دمای اتاق نوارهای جذب الکترونی بی‌ساختاری از خود نشان می‌دهند. به این ترتیب با این روش نمی‌توان حالت نهایی خاصی را برای مطالعه بیشتر انتخاب کرد. فقط چند مولکول ساده هستند که خط‌های جذبی آن‌ها به حد کافی باریک و حالت‌های نهایی آن‎ها قابل جداسازی است، به طوری که اختلاف ناشی از تغییر ایزوتوپ‌های سازنده مولکول را می‌توان تشخیص داد. اما معلوم شده است که برانگیزش حالت‌های الکترونی برای فرآیند‌های فوتوشیمیایی که در آن‌ها این برانگیختگی‌ها وارد می‌شوند، بهره کوانتومی زیادی دارند.

ادامه دارد

منابع کمکی: Molecular Quantum Mechanics،

The Physics of Atoms and Molecules

با تشکر

میلاد وهابیان