В Ростоке работают великие ученые
Недавняя совместная статья С. в Scientific Reports с экспериментаторами из Берлина активно продвигается в прессе. Написание пресс-релизов к научным статьям - это одна из фишек, которую Оливер перенял у Эмада. При всех его многочисленных странностях, promotion для своей работы у этого египетского человека налажен на все 100%. Поэтому Оливер тоже засел за написание текста для сайта нашего Университета, а также для статьи в Norddeutsche Neueste Nachrichten (Северонемецкие Свежайшие Новости). Это скан статьи в газете от 10.05.2016:
А это текст пресс-релиза на сайте Университета Ростока:Zwei sehen mehr
Physiker sind beteiligt an Projekt zur Erforschung von Übergangsmetallkomplexen
Prof. Oliver Kühn vom Rostocker Institut für Physik (rechts) sowie die am Projekt Mitarbeiter beteiligten Mitarbeiter Dr. Sergey Bokarev und Gilbert Grell (v.l.)
Übergangsmetallionen können nach der Absorption von Röntgenlicht (links) ein Elektron oder ein Photon emittieren (rechts). Die gemeinsame Analyse dieser Prozesse (Spektren im Hintergrund) ermöglicht ein vertieftes Verständnis der Wechselwirkung des Ions mit seiner Umgebung (hier Wasser).
Der Blutfarbstoff Hämoglobin, die Korrosion von Metallen und das berühmte preußische Blau, was haben sie gemeinsam? Es sind Übergangsmetallkomplexe (Substanzen), die hier und in vielen anderen biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Die große Variabilität dieser Substanzen ist eine Folge der Wechselwirkung der Metallionen mit der jeweils spezifischen Umgebung. Physiker der Uni Rostock zeigten nun gemeinsam mit Forschern des Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) und der König Abdulaziz Universität in Jeddah (Saudi Arabien) einen Weg auf, zu einem besseren Verständnis der elementaren Prozesse zu gelangen , die letztlich für die Farben von Pigmenten oder für die chemische Reaktivität von Metallionen verantwortlich sind.
Der Schlüssel zum Verständnis der Wechselwirkung von Metallionen mit ihrer Umgebung liegt in der elektronischen Struktur der gebildeten Komplexe, die sich beispielsweise in chemischen Bindungen manifestiert. Weiche Röntgenstrahlung, wie sie am Berliner Synchrotron BESSY II zur Untersuchung eingesetzt wird, bietet die Möglichkeit, die Elektronenstruktur atomspezifisch zu untersuchen. Dabei regt ein hochenergetisches Photon ein Rumpfelektron des Metalls an. In Folge kann ein Photon, aber auch ein Elektron emittiert werden. Traditionell wurden diese beiden Prozesse bislang separat zur Analyse eingesetzt. Aufgrund der Komplexität der Molekülsysteme ist diese Untersuchung in der Regel nicht einfach, da die gesuchte Information durch Nebeneffekte überdeckt ist.
In einem gerade erschienenen Beitrag im Open Access Magazin des renommierten Wissenschaftsjournals Nature, den Scientific Reports, konnten Theoretische Physiker der Arbeitsgruppe Molekulare Quantendynamik an der Universität Rostock in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der König Abdulaziz Universität in Jeddah (Saudi Arabien) erstmalig zeigen, dass die gemeinsame Analyse der emittierten Photonen und Elektronen neue Möglichkeiten für ein vertieftes Verständnis eröffnet. Durch die Interpretation der Messdaten mit Hilfe von aufwändigen Computersimulationen wurde deutlich, dass die demonstrierte Methode Informationen über viele Details liefert, die in den separaten Analysen nicht identifiziert werden können.
Die Forscher sind davon überzeugt, mit dieser Methode den Weg zu einem besseren Verständnis der elementaren Prozesse aufgezeigt zu haben, die letztlich für die Farben von Pigmenten oder für die chemische Reaktivität von Metallionen in der Katalyse verantwortlich sind.
Эмад тоже опубликовал пресс-релиз на сайте chemeurope.com. Что характерно, о том, что эта совместная работа экспериментаторов и теоретиков, в пресс-релизе не упоминается :( И это при том, что С. потратил огромное количество времени на то, чтобы разобраться во всем этом, убедить коллег в правильности своей точки зрения, а также на то, чтобы переписать всю статью и переделать все картинки, потому что иначе все это выглядело просто кошмарно.
Ferrous chemistry in aqueous solution unravelled
13-May-2016
Combining the results from radiative and non-radiative relaxation processes enabled a complete picture of the filled and unfilled energy levels to be obtained.
The team demonstrated how a detailed picture of the electronic states can be ascertained by systematically comparing all of the interactive electronic processes in a simple system of aqueous iron(II).
If a blindman feels the leg of an elephant, he can conclude something about the animal. And perhaps the conclusion would be that an elephant is constructed like a column. That is not incorrect, but not the whole story either. So it is with measurement techniques: they show a particular aspect very well, yet others not at all. Now an HZB Institute of Methods for Material Development team headed by Professor Emad Aziz has succeeded in combining two different methods in such a way that a practically complete picture of the electronic states and interactions of a molecule in an aqueous solution results.
Simple model system
The hexaaqua(II) cation [Fe(H2O)6]2+ served as the model. It consists of a central iron atom with six water molecules arranged symmetrically about it and is well-understood. A group of theorists headed by Oliver Kühn from the University of Rostock was able to calculate the electronic states and the possible excitations for this system in advance so that the predictions could be comprehensively tested against the empirical data.
Exploring the L-edge with two methods
"The primary soft X-ray emissions generated at BESSY II were perfectly suited for investigating the L-edge, as it is known", explains Ronny Golnak, who carried out the experiments during the course of his doctoral studies. The L-edge denotes the energy region where the important electronic states lie for transition metals like iron: from the electrons in the 1s and 2p shells near the nucleus to the valence electrons in the 3d shells. Electrons from the 2p shells are briefly excited to higher states with the help of X-ray pulses. These excited states can decay via two different pathways: either by emitting light (radiative relaxation) that can be analysed with X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), or instead by emitting electrons (non-radiative relaxation) that can be measured with photo-electron spectroscopy as a result of the Auger effect (AES). Applying these methods of analysis to liquid samples or samples in solution has only become feasible the last few years thanks to development of microjet technology.
Combining the results
The interaction between the relaxation channels of excited 3d-valence orbitals in iron and its more strongly bound 3p and 3s orbitals has now been analysed for the hexaaqua complex. Combining the results from the radiative and non-radiative relaxation processes enabled a complete picture of the filled and unfilled energy levels to be obtained.
New insights into catalysts and energy materials
"Our results are important for interpreting X-ray spectra and improve our understanding of electron interactions between complexes in solution and the surrounding solvent for catalytic and functional materials", says HZB-scientist Bernd Winter. Aziz adds: "Experts were skeptical about whether our experimental approach would work. We've now demonstrated it. Naturally, we will carry out this type of measurement on additional systems as well, particularly with catalysts that play a key role in the physical chemistry of energy materials, as well as in biological processes."
Original publication:
Ronny Golnak, Sergey I. Bokarev, Robert Seidel, Jie Xiao, Gilbert Grell, Kaan Atak, Isaak Unger, Stephan Thürmer, Saadullah G. Aziz, Oliver Kühn, Bernd Winter & Emad F. Aziz; "Joint Analysis of Radiative and Non-Radiative Electronic Relaxation Upon X-ray Irradiation of Transition Metal Aqueous Solutions"; Scientific Reports; 2016
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Physiker sind beteiligt an Projekt zur Erforschung von Übergangsmetallkomplexen
Prof. Oliver Kühn vom Rostocker Institut für Physik (rechts) sowie die am Projekt Mitarbeiter beteiligten Mitarbeiter Dr. Sergey Bokarev und Gilbert Grell (v.l.)
Übergangsmetallionen können nach der Absorption von Röntgenlicht (links) ein Elektron oder ein Photon emittieren (rechts). Die gemeinsame Analyse dieser Prozesse (Spektren im Hintergrund) ermöglicht ein vertieftes Verständnis der Wechselwirkung des Ions mit seiner Umgebung (hier Wasser).
Der Blutfarbstoff Hämoglobin, die Korrosion von Metallen und das berühmte preußische Blau, was haben sie gemeinsam? Es sind Übergangsmetallkomplexe (Substanzen), die hier und in vielen anderen biologischen, chemischen und physikalischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen. Die große Variabilität dieser Substanzen ist eine Folge der Wechselwirkung der Metallionen mit der jeweils spezifischen Umgebung. Physiker der Uni Rostock zeigten nun gemeinsam mit Forschern des Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) und der König Abdulaziz Universität in Jeddah (Saudi Arabien) einen Weg auf, zu einem besseren Verständnis der elementaren Prozesse zu gelangen , die letztlich für die Farben von Pigmenten oder für die chemische Reaktivität von Metallionen verantwortlich sind.
Der Schlüssel zum Verständnis der Wechselwirkung von Metallionen mit ihrer Umgebung liegt in der elektronischen Struktur der gebildeten Komplexe, die sich beispielsweise in chemischen Bindungen manifestiert. Weiche Röntgenstrahlung, wie sie am Berliner Synchrotron BESSY II zur Untersuchung eingesetzt wird, bietet die Möglichkeit, die Elektronenstruktur atomspezifisch zu untersuchen. Dabei regt ein hochenergetisches Photon ein Rumpfelektron des Metalls an. In Folge kann ein Photon, aber auch ein Elektron emittiert werden. Traditionell wurden diese beiden Prozesse bislang separat zur Analyse eingesetzt. Aufgrund der Komplexität der Molekülsysteme ist diese Untersuchung in der Regel nicht einfach, da die gesuchte Information durch Nebeneffekte überdeckt ist.
In einem gerade erschienenen Beitrag im Open Access Magazin des renommierten Wissenschaftsjournals Nature, den Scientific Reports, konnten Theoretische Physiker der Arbeitsgruppe Molekulare Quantendynamik an der Universität Rostock in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der König Abdulaziz Universität in Jeddah (Saudi Arabien) erstmalig zeigen, dass die gemeinsame Analyse der emittierten Photonen und Elektronen neue Möglichkeiten für ein vertieftes Verständnis eröffnet. Durch die Interpretation der Messdaten mit Hilfe von aufwändigen Computersimulationen wurde deutlich, dass die demonstrierte Methode Informationen über viele Details liefert, die in den separaten Analysen nicht identifiziert werden können.
Die Forscher sind davon überzeugt, mit dieser Methode den Weg zu einem besseren Verständnis der elementaren Prozesse aufgezeigt zu haben, die letztlich für die Farben von Pigmenten oder für die chemische Reaktivität von Metallionen in der Katalyse verantwortlich sind.
Эмад тоже опубликовал пресс-релиз на сайте chemeurope.com. Что характерно, о том, что эта совместная работа экспериментаторов и теоретиков, в пресс-релизе не упоминается :( И это при том, что С. потратил огромное количество времени на то, чтобы разобраться во всем этом, убедить коллег в правильности своей точки зрения, а также на то, чтобы переписать всю статью и переделать все картинки, потому что иначе все это выглядело просто кошмарно.
Ferrous chemistry in aqueous solution unravelled
13-May-2016
Combining the results from radiative and non-radiative relaxation processes enabled a complete picture of the filled and unfilled energy levels to be obtained.
The team demonstrated how a detailed picture of the electronic states can be ascertained by systematically comparing all of the interactive electronic processes in a simple system of aqueous iron(II).
If a blindman feels the leg of an elephant, he can conclude something about the animal. And perhaps the conclusion would be that an elephant is constructed like a column. That is not incorrect, but not the whole story either. So it is with measurement techniques: they show a particular aspect very well, yet others not at all. Now an HZB Institute of Methods for Material Development team headed by Professor Emad Aziz has succeeded in combining two different methods in such a way that a practically complete picture of the electronic states and interactions of a molecule in an aqueous solution results.
Simple model system
The hexaaqua(II) cation [Fe(H2O)6]2+ served as the model. It consists of a central iron atom with six water molecules arranged symmetrically about it and is well-understood. A group of theorists headed by Oliver Kühn from the University of Rostock was able to calculate the electronic states and the possible excitations for this system in advance so that the predictions could be comprehensively tested against the empirical data.
Exploring the L-edge with two methods
"The primary soft X-ray emissions generated at BESSY II were perfectly suited for investigating the L-edge, as it is known", explains Ronny Golnak, who carried out the experiments during the course of his doctoral studies. The L-edge denotes the energy region where the important electronic states lie for transition metals like iron: from the electrons in the 1s and 2p shells near the nucleus to the valence electrons in the 3d shells. Electrons from the 2p shells are briefly excited to higher states with the help of X-ray pulses. These excited states can decay via two different pathways: either by emitting light (radiative relaxation) that can be analysed with X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), or instead by emitting electrons (non-radiative relaxation) that can be measured with photo-electron spectroscopy as a result of the Auger effect (AES). Applying these methods of analysis to liquid samples or samples in solution has only become feasible the last few years thanks to development of microjet technology.
Combining the results
The interaction between the relaxation channels of excited 3d-valence orbitals in iron and its more strongly bound 3p and 3s orbitals has now been analysed for the hexaaqua complex. Combining the results from the radiative and non-radiative relaxation processes enabled a complete picture of the filled and unfilled energy levels to be obtained.
New insights into catalysts and energy materials
"Our results are important for interpreting X-ray spectra and improve our understanding of electron interactions between complexes in solution and the surrounding solvent for catalytic and functional materials", says HZB-scientist Bernd Winter. Aziz adds: "Experts were skeptical about whether our experimental approach would work. We've now demonstrated it. Naturally, we will carry out this type of measurement on additional systems as well, particularly with catalysts that play a key role in the physical chemistry of energy materials, as well as in biological processes."
Original publication:
Ronny Golnak, Sergey I. Bokarev, Robert Seidel, Jie Xiao, Gilbert Grell, Kaan Atak, Isaak Unger, Stephan Thürmer, Saadullah G. Aziz, Oliver Kühn, Bernd Winter & Emad F. Aziz; "Joint Analysis of Radiative and Non-Radiative Electronic Relaxation Upon X-ray Irradiation of Transition Metal Aqueous Solutions"; Scientific Reports; 2016